Аналіз конструкцій тягових муфт, що експлуатовані на електропоїздах вітчизняних залізниць і метрополітенів

Abstract

UA: У статті проаналізовано схеми конструкцій тягових передач, які застосовувані на рейковому рухомому складі, експлуатованому на залізницях і метрополітенах. Вказано на відмінності та особливості конструкцій тягових приводів різних класів, зокрема доцільність використання тягових муфт як елемента, який дає змогу передавати обертальний момент від тягового двигуна на редуктор колісної пари з неспівпадінням осей їхніх валів. Розглянуто конструкції тягових муфт, які застосовувані на вагонах електропоїздів метрополітену старих і модернізованих конструкцій та електропоїздів приміського сполучення на залізниці. Вказано на основні складові конструкції муфт електропоїздів і можливі несправності такого вузла, які можуть виникати з експлуатацією. У статті зосереджено увагу на конструкції карданної муфти вагона електропоїзда метрополітену та зубчастої муфти ZK 306, що встановлена на вагонах, які пройшли капітальновідновлювальний ремонт. Розглянуто гумокордну пружну муфту, яка встановлена на рухомому складі залізничних електропоїздів приміського сполучення. Порівняно величини неспіввісності валів, що компенсують розглянуті тягові муфти, зроблено висновки щодо проведеного аналізу.

EN: In this article, a comprehensive analysis of the design schemes of traction drives is performed. These drives are key components of bogie design for railway rolling stock used on both mainline railways and metro systems. The study meticulously examines and identifies the differences and specific features of various classes of traction drive designs, with a particular focus on the rationale for using traction couplings. These couplings are critical elements that ensure the transmission of torque from the traction motor to the wheelset gearbox, even when the axes of their shafts are misaligned. Furthermore, the paper provides a detailed review of the designs of traction couplings used on metro electric multiple units (EMUs) of both older and modernized models, as well as on suburban rail EMUs. It describes the main components of the couplings and analyzes the most common failures that can occur during their operation. This analysis helps to better understand the root causes of potential failures and to develop more effective preventative measures, which will undoubtedly have a positive impact on traffic safety. Particular attention is given to two specific types of couplings used on metro rolling stock. The first is the design of the cardan coupling for metro EMU cars, which can compensate for angular and axial displacements that arise from the misalignment of the motor and gearbox shafts during motion. The second is the ZK 306 gear coupling, which is installed on cars that have undergone major overhaul and is known for its reliability. The study also examines and analyzes the rubber-cord resilient coupling, which is widely used on suburban rail EMUs due to its ability to effectively absorb shocks and vibrations, thereby reducing dynamic loads on the traction drive components. A comparison of the levels of shaft misalignment that each of the reviewed traction couplings can effectively compensate for was conducted. This comparison allowed for objective conclusions regarding the optimal choice of couplings for different operating conditions. The analysis establishes that the choice of a specific coupling type depends directly on the operating characteristics of the rolling stock, the magnitude of dynamic loads, and the reliability requirements. The research also underscores the necessity of continuous monitoring and timely maintenance of traction drives to ensure the safety and efficiency of train operations.