RU2094269C1 - Passenger car power supply undercar generator - Google Patents
Passenger car power supply undercar generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2094269C1 RU2094269C1 RU9595120741A RU95120741A RU2094269C1 RU 2094269 C1 RU2094269 C1 RU 2094269C1 RU 9595120741 A RU9595120741 A RU 9595120741A RU 95120741 A RU95120741 A RU 95120741A RU 2094269 C1 RU2094269 C1 RU 2094269C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- generator
- stator
- shaft
- drive
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T30/00—Transportation of goods or passengers via railways, e.g. energy recovery or reducing air resistance
Landscapes
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а более конкретно, к автономным устройствам системы электроснабжения пассажирских вагонов подвижного состава, а именно, к подвагонным генераторам с приводом от торца шейки колесной пары пассажирского вагона. The invention relates to railway transport, and more specifically, to stand-alone devices of the power supply system of passenger cars of rolling stock, namely, subcar generators driven from the end of the neck of the wheelset of a passenger car.
Как известно, все подвагонные генераторы электрического тока (в дальнейшем: подвагонный генератор) приводятся в действие от усилий вращения колесной пары вагона и являются автономным устройством, обеспечивающим энергоснабжение пассажирских вагонов. As you know, all the carriage electric current generators (hereinafter: carriage generator) are driven by the forces of rotation of the wheelset of the car and are an autonomous device that provides power to passenger cars.
Известные подвагонные генераторы с приводом, в зависимости от назначения и расположения привода относительно вагонной оси, можно разделить:
на генераторы с приводом от средней части оси колесной пары вагона (36% парка пассажирских вагонов);
на генераторы с приводом от торца шейки оси колесной пары вагона (64% парка пассажирских вагонов);
В свою очередь все известные подвагонные генераторы с приводом от торца оси колесной пары вагона, делятся:
на подвагонные генераторы с приводом, имеющим параллельное расположение ротора генератора относительно оси колесной пары вагона и, соответственно, клиноременный привод (27% вагонов пассажирского парка);
на подвагонные генераторы с приводом, где расположение ротора генератора относительно оси колесной пары вагона перпендикулярно (т.е. под углом 90o и, соответственно, с редукторно-корданным приводом (37% вагонов пассажирского парка).Known subcar generators with a drive, depending on the purpose and location of the drive relative to the car axis, can be divided:
on generators with a drive from the middle part of the axis of the wagon wheel pair (36% of the fleet of passenger wagons);
on generators driven from the end of the neck by the axis of the wheelset of the car (64% of the fleet of passenger cars);
In turn, all the well-known subcar generators driven by the end face of the axle of the wagon wheel pair are divided:
on subcar generators with a drive having a parallel arrangement of the generator rotor relative to the axis of the wagon wheel pair and, accordingly, a V-belt drive (27% of the passenger fleet wagons);
on subcar generators with a drive, where the location of the generator rotor relative to the axis of the wheel pair of the car is perpendicular (i.e., at an angle of 90 o and, accordingly, with a gear-drive gear (37% of the cars in the passenger fleet).
Работая в исключительно тяжелых условиях, подвагонный генератор и его привод должны быть надежно защищены от повреждений и разрушений, особенно от усилий ударного характера (т. е. все массивные узлы и детали должны быть хорошо сбалансированы и подрессорены), а от внешних воздействий защищены корпусами и кожухами и должны надежно работать в любое время года, при непосредственном и постоянном воздействии окружающей среды. Operating in extremely difficult conditions, the subcar generator and its drive must be reliably protected from damage and destruction, especially from shock forces (i.e., all massive components and parts must be well balanced and sprung), and protected from hulls and casings and must work reliably at any time of the year, with direct and constant exposure to the environment.
В известных аналогах подвагонных генераторов с приводом собственно сам генератор, в общем случае, содержит следующие основные узлы и детали: корпус с устройством подвески на валу, устройство натяжения, передний и задний подшипниковые щиты с подшипниками и крышками, вал ротора с обмоткой, коллектор и щетки (для генераторов постоянного тока), статор с обмоткой, ведомый шкив на валу или муфту сцепления, вывода, предохранительные скобы, элементы крепления (к примеру: винты, болты, шпильки и пр.). In well-known analogues of subcar generators with a drive, the generator itself, in general, contains the following main components and parts: a housing with a suspension device on the shaft, a tension device, front and rear bearing shields with bearings and covers, a rotor shaft with a winding, a collector and brushes (for DC generators), a stator with a winding, a driven pulley on a shaft or clutch, output, safety brackets, fasteners (for example: screws, bolts, studs, etc.).
По своим электрическим данным подвагонные генераторы весьма разнообразны: по мощности, по числу оборотов ротора в минуту, по напряжению, по току, массе, габаритам и пр. According to their electrical data, subcar generators are very diverse: in terms of power, rotor speed per minute, voltage, current, mass, dimensions, etc.
В применяемых на железной дороге системах электроснабжения используют, в основном, следующие генераторы:
постоянного тока с поперечным магнитным полем смешанного возбуждения (т. е. компаудные);
постоянного тока с продольным магнитным полем и параллельным возбуждением (т.е. шунтовые);
индукционные генератора переменного 3-фазного тока.The electricity supply systems used on the railway mainly use the following generators:
direct current with a transverse magnetic field of mixed excitation (i.e., compound);
direct current with a longitudinal magnetic field and parallel excitation (i.e. shunt);
induction 3-phase alternator.
(см. Доценко В. Е. Электрическое оборудование и освещение вагонов. М. Транспорт, 1964, с.142, рис. 109; с. 147, рис. 114; с. 150, рис. 118). (see Dotsenko V. E. Electrical equipment and lighting of cars. M. Transport, 1964, p.142, fig. 109; p. 147, fig. 114; p. 150, fig. 118).
Следует отметить, что известные, собственно сами, подвагонные генераторы хорошо защищены от механических и климатических воздействий окружающей среды, и, как показывает эксплуатационный опыт подвагонных генераторов с приводами, наиболее повреждаемым и слабым звеном этого устройства является непосредственно привод подвагонного генератора. It should be noted that the well-known subcar generators themselves are well protected from mechanical and climatic influences of the environment, and, as the operational experience of subcar generators with drives shows, the most damaged and weak link in this device is the subcar generator’s drive itself.
К известным аналогам подвагонных генераторов с приводом от торца шейки оси колесной пары вагона открытого типа относятся следующие:
1. Подвагонный генератор с клиноременным приводом (см. Терешкин Л.В. Приводы генераторов пассажирских вагонов. -М. изд. Транспорт, 1990, с.4 5, рис. 1) и ведущим шкивом, установленным на торце оси колесной пары, с комплектом (обычно 4 5 шт) приводных клиновых ремней к ведомому шкиву и дальше через соединительные фланцы и карданный вал (или промежуточный вал; см. там же, с.6, рис. 3) соединены кинематически с валом ротора подвагонного генератора.The well-known analogues of subcar generators driven by the end face of the neck axis of the wheelset of an open type wagon include the following:
1. Subcar generator with V-belt drive (see L. Tereshkin, Generator drives for passenger cars. -M. Ed. Transport, 1990, p. 4 5, Fig. 1) and a drive pulley mounted on the end face of the wheelset axis, with a set (usually 4 5 pcs) of drive V-belts to the driven pulley and further through the connecting flanges and the driveshaft (or the intermediate shaft; see ibid., p.6, Fig. 3) are kinematically connected to the rotor shaft of the car generator.
Такие известные подвагонные генераторы с клиноременным приводом могут работать при скоростях до 160 км/ч. Such well-known subcar generators with V-belt drive can operate at speeds up to 160 km / h.
Основными недостатками, описанного подвагонного генератора с клиноременным приводом, являются следующие:
а) при увеличении скорости вагона увеличивается проскальзывание ремней на шкивах и подвагонный генератор не развивает необходимой мощности, и уменьшается его коэффициент полезного действия;
б) при неблагоприятных погодных условиях (во влажную погоду, при попадании снега и льда, пыли, грязи и пр.) нарушается надежность работы и возможно не только увеличение проскальзывания приводного ремня на шкивах, но и сброс его со шкивов или обрыв ремня, что по своей сути уже является аварией;
в) при резком торможении увеличивается проскальзывание приводного ремня на шкивах и, как следствие, потеря мощности;
г) при работе (особенно в неблагоприятных условиях) происходит преждевременный износ приводных ремней;
д) при увеличении проскальзывания происходит сильный разогрев ремней, что ведет к еще большим потерям и износу;
е) при выходе из строя в комплекте только одного ремня, необходимо менять весь комплект клиновых ремней привода полностью.The main disadvantages of the described car generator with a V-belt drive are the following:
a) when the speed of the car increases, the slippage of belts on the pulleys increases and the car generator does not develop the necessary power, and its efficiency decreases;
b) in adverse weather conditions (in wet weather, when snow and ice, dust, dirt, etc.) get disturbed, the reliability is impaired and it is possible not only to increase the slipping of the drive belt on the pulleys, but also to drop it from the pulleys or break the belt, which its essence is already an accident;
c) during sudden braking, slipping of the drive belt on the pulleys and, as a result, loss of power increases;
d) during operation (especially in adverse conditions) premature wear of drive belts occurs;
e) with an increase in slippage, a strong heating of the belts occurs, which leads to even greater losses and wear;
f) in case of failure in the set of only one belt, it is necessary to change the entire set of V-belts of the drive completely.
2. Подвагонный генератор с текстропно-карданным приводом от ведущего шкива на торце оси колесной пары, к примеру: ТК-1 и ТК-2 (см. там же, с.13, рис. 12), который отличается лишь наличием промежуточной опоры ведомого вала, который кинематически соединен с карданным валом, передающим вращающий момент на вал ротора подвагонного генератора. 2. An undercar generator with a textured-cardan drive from the driving pulley at the end face of the wheel pair axis, for example: TK-1 and TK-2 (see ibid., P.13, Fig. 12), which differs only in the presence of an intermediate support of the follower shaft, which is kinematically connected to the driveshaft transmitting torque to the rotor shaft of the car generator.
Передача номинальной мощности осуществляется при скоростях движения подвижного состава до 160 км/ч. The transmission of rated power is carried out at speeds of rolling stock up to 160 km / h.
Основными недостатками такого известного подвагонного генератора с текстропно-карданным приводом являются те же недостатки, описанные выше, по пунктам а), б), в), д), е), и дополнительный недостаток ж) нормальная работа возможна только при наличии низкооборотного подвагонного генератора (к примеру: 2ГВ 008). The main disadvantages of such a well-known carriage generator with a textured-cardan drive are the same disadvantages described above in paragraphs a), b), c), e), e), and an additional drawback g) normal operation is possible only if there is a low-speed carriage generator (for example: 2GV 008).
3. Подвагонный генератор с текстропно-редукторно-карданным приводом от ведущего шкива на торце шейки оси колесной пары, к примеру: ТРКП (см. там же, с.7, рис.4, с. 11, рис. 8), который отличается от вышеприведенных клиноременных приводов только наличием в кинематической цепи промежуточного одноступенчатого редуктора и более мощного комплекта кордшнуровых клиновых ремней (типа: В 2360Т). 3. Subcar generator with textured gear drive from the drive pulley at the end of the neck of the axle of the wheelset, for example: TRKP (see ibid., P. 7, fig. 4, p. 11, fig. 8), which differs from the above V-belt drives only by the presence in the kinematic chain of an intermediate single-stage gearbox and a more powerful set of cord-type V-belts (type: V 2360T).
Изменение диаметров ведущего и ведомого шкивов, а также наличие редуктора и более мощного комплекта клиновых ремней, позволяет передавать номинальную мощность генератору при скоростях движения подвижного состава от 37 до 160 км/ч. Changing the diameters of the driving and driven pulleys, as well as the availability of a gearbox and a more powerful set of V-belts, allows you to transfer rated power to the generator at rolling speeds of 37 to 160 km / h.
Основными недостатками такого известного подвагонного генератора с текстропно-редукторно-карданным приводом являются те же, перечисленные выше, по пунктам а), б), в), г), д), е) и дополнительно следующие недостатки:
з) наличие реактивного момента редуктора;
и) частые неисправности подшипниковых узлов и зубьев передачи редуктора;
к) ослабление и излом болтов подвески генератора;
л) более сложное обслуживание;
м) большая стоимость.The main disadvantages of such a well-known subcar generator with a textured-gear-cardan drive are the same ones listed above under items a), b), c), d), e), e) and additionally the following disadvantages:
h) the presence of the reaction torque of the gearbox;
i) frequent malfunctions of the bearing assemblies and gear teeth of the gearbox;
j) loosening and kink of the generator suspension bolts;
k) more complex service;
m) high cost.
4. Наиболее совершенным устройством такого рода является подвагонный генератор с редукторно-карданным приводом закрытого типа (см. там же, с.23, рис.17), к примеру, типа РК (или др. модификации: РК-1, РК-1А, РК-6 и др.). 4. The most perfect device of this kind is a subcar generator with a closed-type gear-driveshaft drive (see ibid., P.23, Fig. 17), for example, of the RK type (or other modifications: RK-1, RK-1A , RK-6, etc.).
Приведенные модификации редукторно-карданных приводов отличаются только передаточными отношениями и некоторыми незначительными конструктивными элементами. The above modifications of gear-drive drives differ only in gear ratios and some minor structural elements.
В подвагонных генераторах с приводами этого типа, вращение от торца шейки оси колесной пары к валу ротора генератора передается через конический редуктор (см. там же, с.24, рис.18) и карданный (приводной) вал. Редуктор передает вращательный момент под углом 90o к оси колесной пары и крепится жестко (к примеру: болтами) через промежуточное кольцо к корпусу буксы, а карданный (приводной) вал снабжен для присоединения (к редуктору и генератору) упругими резинометаллическими шарнирами на своих концах.In subcar generators with drives of this type, the rotation from the end of the neck of the axis of the wheel pair to the shaft of the generator rotor is transmitted through a bevel gear (see ibid., P.24, Fig. 18) and a cardan (drive) shaft. The gearbox transmits torque at an angle of 90 o to the axle of the wheelset and is fixed tightly (for example: with bolts) through an intermediate ring to the axle box body, and the cardan (drive) shaft is equipped for connecting (to the gearbox and generator) elastic rubber-metal joints at their ends.
Редуктор, карданный (приводной) вал и генератор устанавливаются под углом 4 6o к горизонтальной продольной оси тележки вагона (в зависимости от варианта модификации привода).The gearbox, cardan (drive) shaft and generator are installed at an angle of 4 6 o to the horizontal longitudinal axis of the carriage carriage (depending on the version of the drive modification).
Для обеспечения безопасности движения подвижного состава на тележке имеются предохранительные устройства в виде скоб и хомутов, которые предохраняют от падения редуктора, карданного (приводного) вала или генератора на путь при аварии (в случае отрыва креплений этих элементов). To ensure the safety of movement of the rolling stock on the trolley there are safety devices in the form of brackets and clamps that prevent the gearbox, cardan (drive) shaft or generator from falling onto the path in the event of an accident (in the event of the fastening of these elements).
Основными недостатками описанного подвагонного генератора с редукторно-карданным приводом являются некоторые недостатки по пунктам: и), л), м), которые приведены выше, а также дополнительно:
н) большая конструктивная сложность;
о) большое количество сложных деталей;
п) более высокая точность изготовления и чистота обработки сопрягаемых деталей;
р) большое количество покупных изделий (к примеру: подшипников и др.);
с) необходимость установки устройства (термодатчика) для контроля температуры нагрева переднего подшипника в корпусе редуктора (см. стр.30, рис.21, поз.7);
т) громоздкость (значительные габариты) не позволяет располагать редуктор, карданный вал и генератор в габаритах ширины вагона, что и вынуждает устанавливать их вдоль тележки вагона, под углом 90o к оси колесной пары;
у) одностороннее расположение генератора с приводом на тележке вагона создает дебаланс нагрузки на колеса;
ф) большое количество предохранительных устройств в виде различных скоб и хомутов;
х) как следствие, большое количество взаимодействующих деталей и узлов, снижает надежность всего устройства.The main disadvantages of the described car generator with a gear-drive drive are some of the disadvantages in points: i), l), m), which are given above, and also additionally:
m) great structural complexity;
o) a large number of complex parts;
o) higher manufacturing accuracy and purity of processing of mating parts;
p) a large number of purchased products (for example: bearings, etc.);
c) the need to install a device (temperature sensor) to control the heating temperature of the front bearing in the gear case (see page 30, Fig. 21, item 7);
t) the bulkiness (significant dimensions) does not allow the gearbox, driveshaft and generator to be located in the dimensions of the carriage’s width, which forces them to be installed along the carriage’s car, at an angle of 90 o to the axis of the wheelset;
s) the one-sided arrangement of the generator with the drive on the wagon trolley creates an unbalance of the load on the wheels;
f) a large number of safety devices in the form of various brackets and clamps;
x) as a result, a large number of interacting parts and assemblies, reduces the reliability of the entire device.
Тем не менее приведенный подвагонный генератор с редукторно-карданным приводом, при сравнительной оценке с другими аналогичными устройствами, является наиболее надежной и совершенной конструкцией, работающей в любых условиях эксплуатации и позволяющей передавать значительно большие мощности, чем, к примеру, с клиноременными приводами, при скоростях до 170 км/ч. Nevertheless, the given subcar generator with a gear-driveshaft drive, when compared with other similar devices, is the most reliable and perfect design that works in any operating conditions and allows you to transfer significantly more power than, for example, with V-belt drives, at speeds up to 170 km / h.
Таким образом почти все вышеприведенные аналоги подвагонных генераторов (см. пункты: 1, 2 и 3) имеют в своем составе клиноременную передачу, которая является наиболее слабым и несовершенным звеном кинематической цепочки этих устройств, что и определяет их основные недостатки или большую конструктивную сложность (см. пункт 4). Thus, almost all of the above analogues of car generators (see paragraphs: 1, 2 and 3) incorporate a V-belt drive, which is the weakest and most imperfect link in the kinematic chain of these devices, which determines their main disadvantages or great structural complexity (see . paragraph 4).
Наиболее близким по своей технической сути к предлагаемому техническому решению, является генератор по патенту EP 0518456 A1, кл. МПК5 B 61 D 43/00, который может служить и в качестве датчика скорости осей подвижного состава (см. описание к вышеуказанному патенту и фиг.3).The closest in its technical essence to the proposed technical solution is the generator according to patent EP 0518456 A1, class. IPC 5 B 61 D 43/00, which can also serve as a speed sensor of the axes of the rolling stock (see the description of the above patent and figure 3).
Такой генератор является синхронным трехфазным генератором переменного тока (напряжения) и расположен в корпусе (крышке), которая встраивается в буксовый узел колесной пары вагона, причем ротор его крепится с торца оси, установленной в подшипниках качения, при помощи промежуточного торцового диска (со сквозными отверстиями для крепления) и фланца с осью для установки ротора с помощью крепящих элементов (болтов). Such a generator is a synchronous three-phase alternating current (voltage) generator and is located in the housing (cover), which is built into the axle box of the car’s wheel pair, and its rotor is mounted from the end of the axle installed in the rolling bearings using an intermediate end disk (with through holes for mounting) and a flange with an axis for mounting the rotor using fasteners (bolts).
Фланец имеет выполненные по наружному периметру, с целью защиты от попадания смазки в генератор, маслоудерживащие канавки, а ротор закреплен на нем крепящими элементами (шайбами с болтом). The flange is made on the outer perimeter, in order to protect against grease getting into the generator, oil-retaining grooves, and the rotor is fixed on it with fastening elements (washers with a bolt).
Статор содержит индукционную обмотку, которая закреплена стяжным кольцом. The stator contains an induction winding, which is fixed by a coupling ring.
На роторе, по образующей наружного периметра, жестко установлены постоянные магниты. Permanent magnets are rigidly mounted on the rotor along the generatrix of the outer perimeter.
Между полюсной поверхностью статора и полюсной поверхностью ротора образован рабочий воздушный зазор. A working air gap is formed between the pole surface of the stator and the pole surface of the rotor.
На верхней части корпуса (крышки) установлен выпрямитель тока и вывода. A rectifier of current and output is installed on the upper part of the housing (cover).
Основными недостатками описанного известного генератора являются следующие:
ц) генератор весьма незначительной мощности и не может обеспечить эл. питание вагонных электропотребителей;
ч) отсутствует возможность контроля за величиной и неравномерностью воздушного зазора при установке генератора;
ш) постоянные магниты установленные жестко на оси колесной пары подвергаются значительным ударам и вибрациям, что может привести к размагничиванию ротора;
щ) фланец и корпус (крышка) не имеют лабиринтного уплотнения ("Labyrinthdichtung", как сказано в описании), а только мазеудерживающие канавки на фланце, что не обеспечивает необходимую защиту обмоток от попадания смазки из подшипников и продуктов износа;
ы) глухой корпус (крышка) не обеспечивает доступ к внутренним частям генератора при обслуживании;
э) ротор установлен недостаточно жестко на оси фланца и не защищен от проворачивания в условиях вибрации (нет шпонки);
ю) выпрямитель, установленный в верхней части корпуса (крышки), плохо защищен от ударов и вибрации.The main disadvantages of the described known generator are the following:
c) a generator of very low power and can not provide email. power supply for wagon electric consumers;
h) there is no possibility to control the size and unevenness of the air gap when installing the generator;
w) permanent magnets mounted rigidly on the axis of the wheelset are subjected to significant shocks and vibrations, which can lead to demagnetization of the rotor;
y) the flange and the housing (cover) do not have a labyrinth seal ("Labyrinthdichtung", as described), but only oil-retaining grooves on the flange, which does not provide the necessary protection for the windings from grease from bearings and wear products;
s) the blind housing (cover) does not provide access to the internal parts of the generator during maintenance;
e) the rotor is not mounted rigidly enough on the axis of the flange and is not protected against rotation under vibration conditions (no key);
j) a rectifier installed in the upper part of the housing (cover) is poorly protected from shock and vibration.
Задачей изобретения является создание малогабаритного, простого по конструкции и надежного подвагонного генератора для электроснабжения пассажирских вагонов (в дальнейшем: подвагонного генератора) с приводом непосредственно от торца оси колесной пары вагона, свободного от вышеперечисленных недостатков (см. пункты: ц), ч), ш), щ), ы), э), ю)). The objective of the invention is the creation of a small-sized, simple in design and reliable undercar generator for powering passenger cars (hereinafter: the car generator) driven directly from the end face of the axle of the car wheel pair, free from the above disadvantages (see paragraphs: c), h), w ), u), s), e), u)).
Таким образом предлагаемое изобретение должно обладать следующими преимуществами:
быть малогабаритным т.е. вписываться в габариты вагона подвижного состава, но при этом обладать достаточной мощностью для полного обеспечения эл. питания вагонных электропотребителей;
максимально использовать унифицированные детали применяемые на железнодорожном транспорте;
быть доступным при осмотре и проверке внутренних частей генератора и торца шейки оси;
иметь симметричное сбалансированное расположение генераторов на оси колесной пары вагона;
иметь надежное лабиринтное уплотнение от попадания смазки в зону обмоток генератора;
иметь надежное крепление ротора на оси вагона от проворачивания при вибрации;
полупроводниковый преобразователь должен быть установлен на подрессоренной части вагона, а не на колесной паре;
иметь большую мощность при меньшей массе ротора.Thus, the invention should have the following advantages:
be small-sized i.e. fit into the dimensions of the car rolling stock, but at the same time have sufficient power to fully provide electric. power supply for wagon electric consumers;
maximize the use of standardized parts used in railway transport;
be available when inspecting and checking the internal parts of the generator and the end of the neck of the axis;
have a symmetrical balanced arrangement of generators on the axis of the wheelset of the car;
have a reliable labyrinth seal against grease entering the area of the generator windings;
have a reliable fastening of the rotor on the axis of the car from turning during vibration;
the semiconductor converter should be installed on the sprung part of the car, and not on the wheelset;
have more power with less mass of the rotor.
Поставленная задача решается тем, что предлагаемое устройство представляет собой асинхронный (или синхронный) 3-фазный подвагонный генератор переменного тока, который состоит лишь из стального корпуса со статором и обмотками с выводами и из пустотелого вала (в виде короткой трубы), ротора с сердечником и короткозамкнутой обмоткой типа "беличья клетка" (или постоянные магниты), причем корпус со статором крепится жестко и консольно (к примеру: болтами), посредством промежуточного фланца крепительного, соосно к корпусу буксы, а вал ротора плотно садится (с натягом) на коническую часть переходной гайки крепления подшипникового узла, которая навинчена на конце оси колесной пары и относится к унифицированным деталям крепления подшипникового узла колесной пары вагона на железнодорожном транспорте. The problem is solved in that the proposed device is an asynchronous (or synchronous) 3-phase subcar alternator, which consists only of a steel casing with a stator and windings with leads and from a hollow shaft (in the form of a short pipe), a rotor with a core and a short-circuit winding of the "squirrel cage" type (or permanent magnets), moreover, the housing with the stator is fixed rigidly and cantilever (for example: with bolts), by means of an intermediate fastening flange, coaxial to the axle box housing, and the rotor shaft is flat but lasts (with interference) on the conical portion transition of the bearing assembly fixing nut which is screwed onto the end of the axle of the wheelset and refers to standardized parts mounting bearing carriage assembly wheelset for rail transport.
Таким образом статор и ротор жестко установлены (с зазором друг к другу) и строго соосно сориентированы (сцентрированы) относительно продольной оси колесной пары, при этом ротор генератора, как бы является продолжением шейки оси колесной пары. Thus, the stator and rotor are rigidly installed (with a gap to each other) and strictly coaxially oriented (centered) relative to the longitudinal axis of the wheel pair, while the generator rotor, as it were, is a continuation of the neck of the axis of the wheel pair.
Снаружи подвагонный генератор закрыт защитной наружной съемной глухой крышкой, а сверху, на корпусе, имеет герметичную коробку выводов с зажимами и сальником. Outside, the car generator is closed by a protective external removable blank cover, and on top, on the case, it has a sealed terminal box with clamps and an oil seal.
Для увеличения эл. мощности и сбалансированного распределения масс, указанные подвагонные генераторы, устанавливаются попарно на каждом торце оси колесной пары, т.е. симметрично друг к другу и работают параллельно. To increase the email. power and balanced mass distribution, these subcar generators are installed in pairs at each end of the axis of the wheelset, i.e. symmetrically to each other and work in parallel.
Новизна предлагаемого изобретения состоит в том, что вал ротора подвагонного генератора является пустотелым с внутренней конической расточкой на конце, предназначенной для соосной посадки на переходную унифицированную гайку крепления подшипникового узла, которая имеет такую же посадочную наружную поверхность, как и вал ротора, и навинчена на шейку оси колесной пары, при этом между ступицей вала и переходной гайкой установлена призматическая шпонка. The novelty of the invention lies in the fact that the rotor shaft of the subcar generator is hollow with an internal conical bore at the end, designed for coaxial seating on a transitional unified nut for fastening the bearing assembly, which has the same external seating surface as the rotor shaft and is screwed onto the neck the axis of the wheel pair, while between the shaft hub and the adapter nut a prismatic key is installed.
Существенность отличий заключается в том, что благодаря тому, что вал ротора является пустотелым и имеет коническую расточку на конце, это позволяет увеличить момент генератора при уменьшении массы ротора и осуществить точную соосную посадку на переходную унифицированную гайку подшипникового узла. The significance of the differences lies in the fact that due to the fact that the rotor shaft is hollow and has a conical bore at the end, this makes it possible to increase the generator moment when the rotor mass is reduced and to make an exact coaxial fit on the transitional unified nut of the bearing assembly.
Кроме этого между ступицей вала и переходной унифицированной гайкой установлена призматическая шпонка, а с внутреннего торца вала ротора (на его ступице) выполнено надежное лабиринтное уплотнение от попадания смазки подшипников в зону обмоток подвагонного генератора. In addition, a prismatic key is installed between the shaft hub and the unified transition nut, and a reliable labyrinth seal is made from the inner end of the rotor shaft (on its hub) from getting grease into the winding area of the car generator.
При всем этом пустотелый вал ротора обеспечивает свободный доступ к унифицированным элементам крепления на торце шейки оси. At the same time, the hollow rotor shaft provides free access to standardized fastening elements at the end of the axle neck.
Таким образом появляются новые свойства, такие, к примеру, как: увеличение мощности подвагонного генератора, свободный доступ к унифицированным элементам крепления, а также доступ к внутренним частям подвагонного генератора при осмотре и проверке. Thus, new properties appear, such as, for example: an increase in the power of the car generator, free access to standardized fastening elements, and also access to the internal parts of the car generator during inspection and inspection.
Указанные свойства обеспечивают необходимую электрическую мощность для вагонных электропотребителей, удобство при эксплуатации и позволяют эффективно и надежно функционировать системе электроснабжения подвижного состава в любое время года, при непосредственном и постоянном воздействии на них окружающей среды. These properties provide the necessary electrical power for wagon electric consumers, ease of use and allow efficient and reliable operation of the power supply system of rolling stock at any time of the year, with direct and constant environmental impact.
К технико-экономическим преимуществам, предлагаемого технического решения, относятся следующие:
компактность всего устройства (т.е. малые габариты) при мощности, достаточной для полного энергообеспечения вагонных электропотребителей;
максимальное использование различных унифицированных деталей, широко применяемых на железнодорожном транспорте;
доступность при осмотре и проверке внутренних частей генератора и торца шейки оси;
возможность сбалансированного распределения генераторов симметрично на торцах оси колесной пары;
наличие надежного лабиринтного уплотнения от попадания смазки в обмотки;
надежное крепление ротора от проворачивания на валу;
Снижение массы вала ротора;
размещение полупроводникового преобразователя вне корпуса генератора.The technical and economic advantages of the proposed technical solution include the following:
compactness of the entire device (i.e., small dimensions) at a power sufficient to fully supply the wagon electric consumers;
maximum use of various standardized parts widely used in railway transport;
accessibility during inspection and verification of the internal parts of the generator and the end of the axis of the neck;
the possibility of a balanced distribution of generators symmetrically at the ends of the axis of the wheelset;
availability of a reliable labyrinth seal against grease entering the windings;
reliable fastening of the rotor against rotation on the shaft;
Decrease in mass of a rotor shaft;
placement of the semiconductor converter outside the generator housing.
На фиг.1 показан предлагаемый подвагонный генератор для электроснабжения пассажирских вагонов, с боковой стороны, в разрезе вдоль продольной оси; на фиг.2 вид по стрелке А на фиг.1. Figure 1 shows the proposed undercar generator for power supply of passenger cars, on the side, in a section along the longitudinal axis; figure 2 view along arrow a in figure 1.
На фиг.1 и 2 буквами обозначены:
D наружный диаметр подвагонного генератора с приводом;
L длина подвагонного генератора с приводом;
H высота подвагонного генератора с коробкой выводов;
l длина (глубина) внутренней полости вала ротора;
d диаметр внутренней полости вала ротора;
Все позиции, отмеченные звездочкой (*), принадлежат к унифицированному креплению подшипников 19* колесной пары с торца шейки 28*, применяемые на железнодорожном транспорте.In figures 1 and 2, the letters indicate:
D the outer diameter of the subcar generator with a drive;
L the length of the car generator with a drive;
H height of the car generator with a terminal box;
l length (depth) of the internal cavity of the rotor shaft;
d diameter of the inner cavity of the rotor shaft;
All positions marked with an asterisk ( * ) belong to the unified fastening of bearings 19 * of a pair of wheels from the end of the neck 28 * , used in railway transport.
Предлагаемый подвагонный генератор для пассажирских вагонов выполнен закрытого типа (см. фиг.1 и 2) и является асинхронным (или синхронным) генератором 3-фазного переменного тока, работающим совместно с полупроводниковым преобразователем, который устанавливается отдельно (не показан). The proposed undercar generator for passenger cars is made of a closed type (see Figs. 1 and 2) and is an asynchronous (or synchronous) 3-phase alternating current generator working in conjunction with a semiconductor converter that is installed separately (not shown).
Подвагонный генератор предназначен для встраивания в буксовый узел колесной пары вагона и поэтому должен поставляться узлами, не соединенными сборочными операциями. The undercar generator is designed to be embedded in the axle box assembly of a wagon’s wheel pair and should therefore be supplied with units not connected by assembly operations.
Подвагонный генератор состоит из следующих основных элементов: стального корпуса 1 с фланцем 2 и ребрами жесткости 3 снаружи, в который встроен и закреплен статор 4 с 3-фазной обмоткой 5, соединенной в "звезду", с зажимами 6 на изоляционной панели 7, в коробке выводов 8. Коробка выводов 8 содержит крышку 9 с прокладкой 10 и сальник 11 с уплотнением для ввода соединительных проводов (кабеля). The undercar generator consists of the following basic elements: a steel case 1 with a flange 2 and
Упрощенно, внешне, корпус 1 генератора с крышкой 41 представляет собой плоский цилиндр с наружным диаметром D и длиной L, которые относятся, примерно, как 2 1. Simplistically, externally, the generator housing 1 with a
Корпус 1 жестко и соосно соединен своим фланцем 2, с помощью крепящих элементов 12 (к примеру: болтов), с промежуточным фланцем крепительным 13, который, в свою очередь, установлен жестко и соосно на наружном торце корпуса буксы 14* также с помощью элементов 12.The housing 1 is rigidly and coaxially connected by its flange 2, with the help of fastening elements 12 (for example: bolts), with an intermediate fastening flange 13, which, in turn, is rigidly and coaxially mounted on the outer end of the axle box body 14 * also using
При этом заходная часть 15, промежуточного фланца крепительного 13, заходит плотно в корпус буксы 14*, а между ними (с торца буксы 14*) установлена прокладка 16.In this case, the inlet part 15, the intermediate flange of the fastening 13, fits tightly into the axle box body 14 * , and between them (from the end of the axle box 14 * ) a gasket 16 is installed.
Промежуточный фланец крепительный 13 (со стороны статора 4) имеет кольцевую проточку 17 (лабиринтную) и заходной частью 15 ограничивает осевое смещение верхней обоймы 18*, роликового подшипника 19*.The intermediate mounting flange 13 (from the stator side 4) has an annular groove 17 (labyrinth) and the inlet part 15 limits the axial displacement of the upper cage 18 * , the roller bearing 19 * .
Сердечник 20 ротора 21 содержит короткозамкнутую обмотку 22 типа "беличья клетка" (или постоянные магниты), представляющую собой голые медные стержни в пазах сердечника 20, замкнутые с торцов контактными кольцами 23. The core 20 of the rotor 21 contains a short-circuited squirrel cage winding 22 (or permanent magnets), which are bare copper rods in the grooves of the core 20, closed at the ends by contact rings 23.
Сердечник 20 (как и статор 4) набраны из листов элекротехнической стали, которые склеены между собой, а вал 24 ротора 21 выточен из круглой конструкционной стали в виде полого цилиндра с внутренним диаметров d, примерно, равным глубине l внутренней полости вала 24 (т.е. d l). The core 20 (as well as the stator 4) are composed of sheets of electrical steel that are glued together, and the shaft 24 of the rotor 21 is machined from round structural steel in the form of a hollow cylinder with an inner diameter d approximately equal to the depth l of the inner cavity of the shaft 24 (i.e. e. dl).
Вал 24 со стороны промежуточного фланца крепительного 13 с внутренней стороны имеет коническую расточку 25 под посадку с переходной унифицированной гайкой 26*, которая имеет такой же наружный посадочный конус 27* и навинчена до упора на шейку 28* оси 29* колесной пары.The shaft 24 from the side of the intermediate flange of the fastening 13 from the inside has a tapered bore 25 for landing with a transitional unified nut 26 * , which has the same outer mounting cone 27 * and is screwed against the neck 28 * of the axle 29 * of the wheel pair.
Вал 24 со стороны расточки 25 с торца имеет ступицу 30 с кольцевой лабиринтной проточкой 31, а между переходной гайкой 26* и ступицей 30 дополнительно установлена призматическая шпонка 32*.The shaft 24 from the side of the bore 25 from the end has a hub 30 with an annular labyrinth groove 31, and between the transition nut 26 * and the hub 30 an additional key 32 * is installed.
Со стороны резьбы переходная гайка 26* своим торцом фиксирует внутреннюю обойму 33* подшипника 19*, а с противоположной стороны с торца шейки 28* установлены штатные крепящие элементы, используемые на железнодорожном транспорте: клинья 34*, крестовина 35*, зубчатые сегменты 36*, планка стопорная 37*, тарельчатые пружины 38* и крепящие элементы 39* (к примеру: специальные болты) и все это с торца шейки 28*, изнутри вала 24 ротора 21 закрыто малой внутренней крышкой 40*, а снаружи подвагонный генератор закрыт большой глухой крышкой 41 с прокладкой 42, которые зафиксированы крепящими элементами 12.On the thread side, the adapter nut 26 * with its end fixes the inner race 33 * of the bearing 19 * , and on the opposite side from the end of the neck 28 * the standard fasteners used in railway transport are installed: wedges 34 * , crosspiece 35 * , gear segments 36 * , retaining plate 37 * , Belleville springs 38 * and fastening elements 39 * (for example: special bolts) and all this from the end of the neck 28 * , from the inside of the shaft 24 of the rotor 21 is closed by a small internal cover 40 * , and from the outside the carriage generator is closed by a large
Описанный вариант крепления ротора 21 подвагонного генератора выполняется, к примеру, аналогично узлу крепления ведущего шкива существующего привода типа ТК-2 (см. "Приводы генераторов пассажирских вагонов", с. 8, рис.5; с. 19 20, рис. 15, 16). The described mounting option for the rotor 21 of the subcar generator is, for example, similar to the attachment unit of the drive pulley of an existing drive of the TK-2 type (see “Drive generators for passenger cars”,
При необходимости увеличения потребляемой эл. мощности пассажирским вагоном описанный подвагонный генератор с приводом от шейки 28* оси 29* колесной пары возможно устанавливать дополнительно попарно на любую из колесных пар пассажирского вагона.If necessary, increase the consumed email. for a passenger car, the described subcar generator with a drive from the neck 28 * axles 29 * of a wheel pair can be additionally installed in pairs on any of the wheel pairs of a passenger car.
При работе (т.е. при вращении оси 29* колесной пары пассажирского вагона подвижного состава в момент движения) подвагонный генератор (см. фиг.1) самовозбуждается от потока остаточного намагничивания 4 на зажимах 6.During operation (i.e., when the axis 29 * of the wheelset of a passenger carriage of a rolling stock rotates at the moment of movement), the subcar generator (see FIG. 1) spontaneously excites from the residual magnetization flux 4 at the terminals 6.
Таким образом подвагонный генератор работает в номинальном режиме, преобразуя механическую энергию вращения от шейки 28* оси 29* колесной пары в электрическую энергию переменного тока, которую и отдает в сеть через полупроводниковый преобразователь на нагрузку вагона.Thus, the subcar generator operates in the nominal mode, converting the mechanical energy of rotation from the neck 28 * to the axis 29 * of the wheel pair into alternating current electric energy, which it transfers to the network through the semiconductor converter to the car load.
Охлаждение производится за счет поверхностного обдува воздухом при движении подвижного состава. Cooling is carried out due to surface air blowing during rolling stock movement.
При создании устройства автономного энергоснабжения вагона весьма актуальной задачей является создание простой, надежной и экономичной системы энергоснабжения, чему отвечает предлагаемое техническое решение. When creating an autonomous power supply device for a car, a very urgent task is to create a simple, reliable and economical power supply system, which meets the proposed technical solution.
Отсюда очевидно, что наиболее рационально использовать предлагаемый генератор с приводом на железнодорожном транспорте для автономного энергоснабжения пассажирских вагонов подвижного состава, в том числе скоростного. Hence it is obvious that it is most rational to use the proposed generator with a drive in railway transport for autonomous power supply of rolling stock passenger cars, including high-speed ones.
Учитывая все перечисленные преимущества предлагаемого подвагонного генератора, целесообразно модернизировать старые известные системы энергоснабжения, особенно с клиноременными приводами, и наладить выпуск новых, поскольку эти производственные затраты быстро окупятся при эксплуатации, и применение предложенного подвагонного генератора даст значительный экономический эффект. Given all of the above advantages of the proposed car generator, it is advisable to modernize the old well-known power supply systems, especially with V-belt drives, and arrange the release of new ones, since these production costs will quickly pay off during operation, and the use of the proposed car generator will have a significant economic effect.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU9595120741A RU2094269C1 (en) | 1995-12-13 | 1995-12-13 | Passenger car power supply undercar generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU9595120741A RU2094269C1 (en) | 1995-12-13 | 1995-12-13 | Passenger car power supply undercar generator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2094269C1 true RU2094269C1 (en) | 1997-10-27 |
| RU95120741A RU95120741A (en) | 1997-12-10 |
Family
ID=20174513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU9595120741A RU2094269C1 (en) | 1995-12-13 | 1995-12-13 | Passenger car power supply undercar generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2094269C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7432608B2 (en) | 2003-06-09 | 2008-10-07 | Shinko Electric Co., Ltd. | Generator and power supply for use therein |
| WO2018064684A1 (en) * | 2016-09-30 | 2018-04-05 | Brian Arnold | Magnetic energy conversion system |
| RU2741627C1 (en) * | 2017-06-16 | 2021-01-28 | Шеффлер Текнолоджиз Аг Унд Ко. Кг | Adapter assembly of generator and axial end generator unit |
| RU2752527C1 (en) * | 2020-04-24 | 2021-07-30 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт электромеханики" | Synchronous generator apparatus with excitation from permanent magnets |
-
1995
- 1995-12-13 RU RU9595120741A patent/RU2094269C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЕР, заявка, 0518456, кл. B 61 D 43/00, 1992. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7432608B2 (en) | 2003-06-09 | 2008-10-07 | Shinko Electric Co., Ltd. | Generator and power supply for use therein |
| WO2018064684A1 (en) * | 2016-09-30 | 2018-04-05 | Brian Arnold | Magnetic energy conversion system |
| RU2741627C1 (en) * | 2017-06-16 | 2021-01-28 | Шеффлер Текнолоджиз Аг Унд Ко. Кг | Adapter assembly of generator and axial end generator unit |
| US11584401B2 (en) | 2017-06-16 | 2023-02-21 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Adapter assembly of generator and axle-end generator assembly |
| RU2752527C1 (en) * | 2020-04-24 | 2021-07-30 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт электромеханики" | Synchronous generator apparatus with excitation from permanent magnets |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100559071B1 (en) | Elevator drive machine and an elevator | |
| US5585711A (en) | Generator arrangement for producing electrical energy and for use in vehicles with anti-skid systems | |
| JP2728648B2 (en) | Anti-friction bearing capable of generating electric energy | |
| US20220009528A1 (en) | Permanent magnet direct-drive bogie and rail vehicle thereof | |
| US20080018110A1 (en) | Axle-driven generator for railway carriages and the like | |
| US7705501B2 (en) | Common construction of coaxial I/O dual electro-mechanical units | |
| CN106505763A (en) | A kind of locomotive shaft-end magneto alternator | |
| US20040011578A1 (en) | Direct drive for a wheel set | |
| US4377975A (en) | Axle mounted alternator for railroad cars | |
| WO2023005536A1 (en) | Shaft end power generation device, bogie, and railway vehicle | |
| CN102237751A (en) | Electromechanical device | |
| AU724568B2 (en) | Electromotive wheel hub drive | |
| JP4252635B2 (en) | Wagon axle / roller / bearing assembly | |
| RU2094269C1 (en) | Passenger car power supply undercar generator | |
| CN101588117B (en) | Variable-frequency speed-regulating asynchronous traction motor for high-speed AC passenger locomotive | |
| US20210129198A1 (en) | Direct drive for rollers, rolls and winches in the steel / non-ferrous industries | |
| CN113258744B (en) | Train axle head power generation facility | |
| RU2412841C1 (en) | Electric current generator used at rail transport facilities | |
| RU2406629C1 (en) | Electric current generator for railway transport | |
| RU2377150C1 (en) | Electric generator for rail transport | |
| CN110943560A (en) | Permanent magnet outer rotor elevator | |
| AU2021391210B2 (en) | Bogie shaft drive power generation device, bogie, and railway vehicle | |
| RU2115577C1 (en) | Passenger car power supply undercar generator | |
| CN210071349U (en) | Closed-loop simulation test bed for railway vehicle bogie | |
| CN103187821B (en) | Driving wheel wheel motor and assembly technology for track maintenance vehicle |