一種兩軸轉向架及其空心軸盤形制動的架懸式驅動裝置的製作方法
2023-10-18 00:51:54 6
專利名稱：一種兩軸轉向架及其空心軸盤形制動的架懸式驅動裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及軌道機車技術領域，特別涉及一種兩軸轉向架及其空心軸盤形制動的架懸式驅動裝置。
背景技術：
目前，國內客運機車或動力車兩軸轉向架技術還停留在上個世紀九十年代的水平，其驅動裝置採用的是剛性架懸技術，基礎制動採用的是踏面制動或輪盤制動，這些技術限制了 BO-BO客運機車的發展。輪盤制動的彈性架懸式驅動裝置，包括帶制動盤的輪對、通過軸承轉動連接的輪對的車軸和牽引電機，以及將牽引電機的轉矩傳動至車軸上的齒輪空心軸傳動機構。牽引電機和齒輪空心軸傳動機構通過螺栓固定連接形成一整體驅動裝置，該系統通過牽引電機一端的電機懸掛座和電機擺杆與轉向架的構架彈性連接。輪盤制動的彈性架懸技術目前在·國內已得到應用，該驅動裝置主要運用於三軸轉向架。但是，由於該驅動裝置的基礎制動採用的是輪盤制動，這帶來了較大的簧下重量，不利於機車的動力學性能。為了解決輪盤制動的驅動裝置簧下質量大的問題，一種具有獨立制動軸的彈性架懸式驅動裝置應運而生，具體結構請參見圖2。該驅動裝置在由空心軸六連杆傳動機構驅動的輪對2的車軸11的一側設置有牽引電機1，在另一側設有獨立結構的制動軸7，該車軸
11、電機軸和制動軸7相互平行設置，車軸11的一端貫穿傳動齒輪箱3，傳動齒輪箱3內的輸入齒輪與車軸11固定連接。牽引電機I的輸出軸連接傳動齒輪箱3內的輸入齒輪。制動軸7通過軸承一端支撐在傳動齒輪箱3上，並與傳動齒輪箱3內的獨立制動齒輪相連接，另一端支撐在託架6上，該託架6與牽引電機I相連接。該制動軸7上設有兩個制動盤4，該制動盤4嵌入吊掛在制動鉗5的鉗口。在傳動齒輪箱3中輸入齒輪與輸出齒輪相嚙合，輸出齒輪與獨立制動軸齒輪相嚙合。當機車正常運行時，牽引電機I通過輸入齒輪驅動輪對2運動，從而輸出齒輪驅動獨立制動軸齒輪轉動，此時，制動鉗5的鉗口呈張開狀態，制動軸7空轉；當機車制動時，牽引電機I動力切斷，在空氣動力的作用下轉向架上的制動器驅動制動鉗5的鉗口向內移動夾緊制動盤4，阻止制動軸7旋轉，利用獨立制動軸齒輪與輸出齒輪的嚙合關係，從而阻止輪對2慣性運動，實現機車制動。上述結構的驅動裝置通過獨立制動軸進行制動，具有結構簡單、制動可靠和維護簡便的優點，但是，由於在驅動裝置中獨立制動軸的引入增加了驅動裝置的整體重量，因此，增加了機車的簧間質量，從而不利於機車動力學性能的優化。有鑑於此，亟待針對現有高速機車驅動裝置的結構進行優化設計，以解決採用現有技術的驅動裝置造成的機車簧間質量過大的問題。
發明內容
針對上述缺陷，本發明的目的在於提供一種驅動裝置，以解決現有技術中採用帶獨立制動軸式驅動裝置後造成機車簧間質量過大的問題。在此基礎上，本發明還提供一種應用上述驅動裝置的兩軸轉向架。本發明提供的一種空心軸盤形制動的架懸式驅動裝置，用於實現對機車的輪對的牽引與制動，包括牽引電機、傳動齒輪箱、託架和制動單元，其特徵在於，還包括依次套裝於所述輪對的車軸上的內空心軸和外空心軸；所述內空心軸的一端與所述輪對的車輪傳動連接，另一端與所述外空心軸傳動連接；所述外空心軸的一端與所述傳動齒輪箱傳動連接，另一端與所述託架轉動連接，且所述制動單元的制動盤固裝於所述外空心軸的上；所述牽引電機和所述制動單元的一端均與所述託架固定連接，另一端用於與轉向架的構架懸掛連接。優選地，所述懸掛連接具體為彈性連接。優選地，所述制動單元還包括含制動鉗的制動器，所述制動鉗和所述制動盤相對設置；所述制動器固定連接於制動橫梁上，且所述制動橫梁一端與所述齒輪箱固定連接，另一端與所述託架固定連接。 優選地，所述傳動齒輪箱內包括與所述外空心軸固定連接的輸入齒輪，和與所述牽引電機的電樞軸傳動連接的輸出齒輪，以及設置與兩者之間的中間介輪；所述中間介輪具體包括齒輪芯和固裝於其上的齒圈。本發明還提供一種兩軸轉向架，包括輪對；構架；牽引裝置，一端用於與車體連接，另一端與所述構架連接；一系懸掛裝置，設置於所述構架和所述輪對之間；二系懸掛裝置、設置於所述構架和所述車體之間；驅動裝置，以驅動所述輪對；其特徵在於，所述驅動裝置具體為如上所述的驅動裝置。優選地，所述構架具體為「日」字型結構，兩個所述驅動裝置相對於中間梁的中心線對稱設置，且所述牽引電機沿所述中心線依次彈性連接於所述中間梁上。本發明提供一種用於牽引和制動機車的輪對的空心軸盤形制動的架懸式驅動裝置，該驅動裝置包括牽引電機、傳動齒輪箱、託架和制動單元，還包括依次套裝於輪對的車軸上的內空心軸和外空心軸；內空心軸的一端與輪對的車輪傳動連接，另一端與外空心軸傳動連接；外空心軸的一端與傳動齒輪箱傳動連接，另一端與託架轉動連接，且制動單元的制動盤固裝於外空心軸的上；牽引電機和制動單元的一端均與所述託架固定連接，另一端用於與轉向架的構架懸掛連接。當機車正常運行時，牽引電機通過與傳動齒輪箱傳動連接的外空心軸，帶動與外空心軸傳動連接的內空心軸轉動，從而驅動與該內空心軸傳動連接的輪對轉動，此時，制動單元處於非工作狀態，制動盤隨外空心軸旋轉；當機車制動時，電機動力切斷，在空氣動力的作用下，制動單元處於工作狀態，制動盤阻止外空心軸轉動，最終阻止與外空心軸傳動連接的內空心軸轉動，從而阻止輪對慣性運動，實現機車制動。較之於現有技術，本方案中通過將制動單元的制動盤直接固裝於外空心軸上，該外空心軸一端與牽引電機和制動單元通過託架轉動連接，另一端與傳動齒輪箱傳動連接，且牽引電機、傳動齒輪箱、託架和制動單元相互固定連接組成的整體單元直接與轉向架的構架連接，從而減小了機車的簧間質量，進而優化了機車的動力學性能，保證了機車運行過程中平穩性。本方案的一優選方案中，傳動齒輪箱內包括與外空心軸固定連接的輸入齒輪，和與牽引電機的電樞軸傳動連接的輸出齒輪，以及設置與兩者之間的中間介輪；中間介輪具體包括齒輪芯和固裝於其上的齒圈。通過這種設計實現了帶制動盤的外空心軸與牽引電機的安裝空間要求，另外，這種結構簡單實用，降低了齒輪的製造難度，為今後運用檢修維護提供了極大的便利。
圖I示出了一種具有獨立制動軸的彈性架懸式驅動裝置的示意圖；圖2示出了一種兩軸轉向架主視圖；
圖3示出了圖2的俯視圖；圖4示出了圖2的左視圖；圖5示出了圖3中驅動裝置的主視圖；圖6示出了圖5的俯視圖。圖2至圖6中21牽引裝置、22構架、23 —系懸掛裝置、24單軸箱拉杆、25 二系懸掛裝置、26驅動裝置、2601輸入齒輪、2602中間介輪、26021齒輪芯、26022齒圈、2603輸出齒輪、2604傳動齒輪箱、2605牽引電機、2606吊掛關節、2607擺杆、2608制動橫梁、2609託架、2610內空心軸、2611外空心軸、2612制動單元、26121制動盤、26122制動鉗、26123彈性部件、2613六連杆傳動機構、27輪對、271車軸、272車輪。
具體實施例方式本發明的核心是提供一種空心軸盤形制動的架懸式驅動裝置，以解決現有技術中帶獨立制動軸式驅動裝置簧間質量大的問題。在此基礎上本發明還提供一種採用上述驅動裝置的兩軸轉向架。不失一般性，下面結合說明書附圖來詳細說明空心軸盤形制動的架懸式驅動裝置的具體實施方案。請參見圖5和圖6，其中，圖5示出了圖3中驅動裝置的主視圖，圖6示出了了圖5的俯視圖。如圖6所示，本方案提供的一種用於牽引和制動機車的輪對27的空心軸盤形制動的架懸式驅動裝置，該驅動裝置包括牽引電機2605、傳動齒輪箱2604、託架2609和制動單元2612，還包括依次套裝於輪對27的車軸271上的內空心軸2610和外空心軸2611 ;內空心軸2610的一端與輪對27的車輪272傳動連接，另一端與外空心軸2611傳動連接；外空心軸2611的一端與傳動齒輪箱2604傳動連接，另一端與託架2609轉動連接，且制動單元2612的制動盤26121固裝於外空心軸2611的上；牽引電機2605和制動單元2612的一端均與所述託架209固定連接，另一端用於與轉向架的構架懸掛連接。當機車正常運行時，牽引電機2605通過與傳動齒輪箱2604傳動連接的外空心軸2611，帶動與外空心軸2611傳動連接的內空心軸2610轉動，從而驅動與該內空心軸2610傳動連接的輪對27的車輪272轉動，此時，制動單元2612處於非工作狀態，制動盤26121隨外空心軸2611旋轉；當機車制動時，牽引電機2605電機動力切斷，制動單元2612啟動，制動盤26121阻止外空心軸2611轉動，最終阻止與外空心軸2611傳動連接的內空心軸2610轉動，從而阻止輪對27的慣性運動，實現機車制動。較之於現有技術，本方案中通過將制動單元2612的制動盤26121直接固裝於外空心軸2611上，該外空心軸2611 —端與牽引電機2604和制動單元2612通過託架2609轉動連接，另一端與傳動齒輪箱2604傳動連接，且牽引電機2605、傳動齒輪箱2604、託架2609和制動單元2612相互固定連接組成的整體單元直接與轉向架的構架連接，從而減小了機車的簧間質量，進而優化了機車的動力學性能，保證了機車運行過程中平穩性。本方案中的內空心軸2610和車輪272、以及內空心軸2610和外空心軸2611之間的傳動連接，是通過六連杆傳動機構2613來實現的，該六連杆傳動機構2613的具體結構和工作原理與現有技術相同，本領域技術人員基於現有技術完全可以實現，故在此不再贅述。當然，在滿足傳動功能要求且符合裝配工藝的基礎上，本方案也可以通過其他的傳動機構·來實現三者的傳動連接關係。需要說明的是，本方案中的託架2609通過深溝球軸承與外空心軸2611轉動連接，車輛運行過程中其承受徑向力的同時能承受一定軸向力。另外，在外空心軸2611上形成一周向法蘭，傳動齒輪箱內的輸出齒輪2603具體為一齒圈，通過螺栓與周向法蘭固定連接。該輸出齒輪2603與牽引電機連接的輸入齒輪2601嚙合，實現了傳動齒輪箱2604內傳動齒輪機構與外空心軸2611的傳動連接，而傳動齒輪箱2604通過圓柱滾子軸承環抱於外空心軸2611上。當然，在滿足加工工藝及強度要求的基礎上，本方案中外空心軸2611和齒圈可整體加工而成，或者是將齒圈通過焊接或鍵連接方式安裝在外空心軸2611上。進一步，如圖6所示,本方案中的制動單元2612包括通過螺栓固裝於外空心軸2611上的制動盤26121，和含制動鉗26122的制動器。其中，制動鉗26122和制動盤26121相對設置，且制動盤26121插入制動鉗26122的鉗口內。制動器固定於制動橫梁2608上，且制動橫梁2608的一端通過螺栓與傳動齒輪箱2604固定連接，另一端通過螺栓與託架2609固定連接。需要說明的是，本方案中驅動制動鉗的制動器採用空氣動力驅動裝置，構成該空氣動力驅動裝置的基本功能部件及工作原理與現有技術基本相同，本領域的技術人員基於現有技術完全可以實現，故本文不再贅述。當然，本方案中的制動器也可以採用液壓或電動機構驅動裝置，來實現對制動鉗的控制。另外，本方案中設有兩個制動盤26121，當然，根據實際需要可以設置一個或兩個以上的制動盤，相應地，對應的制動鉗26122也可以為一個或兩個以上。為了能更直觀的介紹上述驅動裝置的結構，及其與轉向架的構架的連接關係，請一併參見圖2、圖3和圖4，其中，圖2示出了一種兩軸轉向架主視圖，圖3示出了圖2的俯視圖，圖4示出了圖2的左視圖。進一步，如圖3、圖4和圖5所示，本方案中的牽引電機2605、傳動齒輪箱2604、託架2609和制動單元2612通過螺栓連接為一整體，該驅動裝置的制動橫梁2608通過帶橡膠關節的兩個擺杆2607與轉向架的構架22的前端梁或後端梁彈性連接，牽引電機2605的吊掛關節2606與構架22的中間橫梁彈性連接，從而實現驅動裝置26與構架22等簧間質量的慣性解耦，實現彈性架懸。通過這種設計解決了驅動裝置與轉向架構架剛性架懸式連接，而造成轉向架高速失穩的問題。另外，為了滿足帶制動盤的外空心軸2611與牽引電機2605的安裝空間要求，本方案在輸入齒輪2601和輸出齒輪2603之間設置了中間介輪2602，該中間介輪2602具體包括齒輪芯26021和通過螺栓固裝於其上的齒圈26022。這種結構簡單實用，降低了齒輪的製造難度，為今後運用檢修維護提供了極大的便利。當然，中間介輪2602的齒輪芯26021和齒圈26022，也可通過焊接等其他方式固定連接。另外，通過雙級齒輪傳動可實現大傳動比。當然，在滿足加工工藝及強度要求的基礎上，本方案中中間介輪的齒輪芯和齒圈可整體加工而成，或者是將齒圈通過焊接或鍵連接方式安裝在齒輪芯上。同理，外空心軸和輸出齒輪可整體加工而成。另外，由於本方案中中間介輪主要承受徑向載荷，因此採用圓柱滾子軸承作為其支撐軸承，當然，在滿足承載能力要求及裝配工藝要求的基礎上，也可以採用其他類型的支撐方式。
可以理解，在符合裝配尺寸要求的基礎上，本方案中傳動齒輪箱內的傳動齒輪也可以採用單級齒輪傳動來實現牽引電機力矩的傳遞。牽引電機2605的電樞軸無需聯軸器直接插裝於傳動齒輪箱2604的安裝孔內，輸入齒輪2601直接套裝於該電樞軸上。這種結構設計將傳動齒輪箱2605、輸入齒輪2601和牽引電機2605的各相關零部件有機鑲嵌組合，結構緊湊合理、技術先進。需要說明的是，在滿足功能需求及裝配時組件間不發生位置幹涉的前提下，本方案中輸入齒輪和電樞軸也可以採用壓裝和鍵連接的安裝方式。此外，牽引電機的電樞軸與輸入齒輪未採用聯軸器而直接連接，簡化了齒輪傳動系統的結構。可以理解，本方案中電樞軸和輸入齒輪的連接方式也可以米用異於本方案中的方式，例如，輸入齒輪固裝於一中間軸上，再通過剛性或柔性聯軸器連接，以傳遞牽引電機的旋轉力矩。進一步，如圖6所示，本方案中在制動鉗26122的鉗口相對夾緊面上設置了彈性部件26123，該彈性部件26123通過開設於夾緊面上的燕尾槽固定連接，這樣，避免了在機車制動過程中產生的噪音，以及兩配合面的磨損，從而提高了空心軸軸盤制動機構的使用壽命。另外，彈性部件通過燕尾槽直接嵌裝於鉗口上，通過這種設計實現了兩者的簡單拆裝。當然，彈性部件也可以通過螺紋連接或粘結的方式與鉗口固定。需要強調的是，本方案中的制動盤26121是通過螺栓套裝於外空心軸2611上，可以理解在滿足強度和加工工藝的要求的基礎上，兩者也可以通過焊接、鉚接或粘接的方式固定，當然，制動盤和外空心軸還可以整體加工成型。除上述空心軸盤形制動的架懸式驅動裝置外，本發明還提供一種採用上述驅動裝置的兩軸高速轉向架。具體結構請參見圖2、圖3和圖4。如圖2所示，該兩軸高速轉向架包括輪對27、構架22 ;—端用於與車體連接，另一端與構架22連接的牽引裝置21 ;設置於構架和輪對之間一系懸掛裝置23，以及設置於構架22和車體之間的二系懸掛裝置25。其中，該構架22呈「日」字型結構，包括前端梁、後端梁以及連接兩者的側梁，還包括與前、後端梁平行設置，且兩端分別於兩側梁固定連接的中間橫梁，一系懸掛裝置由4組剛彈簧和單軸箱拉杆24組成。可以理解，該兩軸轉向架內基本功能部件及工作原理與現有技術基本相同，本領域的技術人員基於現有技術完全可以實現，故本文不再贅述。需要強調的是，如圖3所示，本方案中兩個驅動裝置26相對於中間梁的中心線對稱設置，且牽引電機上的吊掛關節2606沿所述中心線依次彈性連接於所述中間梁上。通過這種布置方式，轉向架系統的垂向力分布均勻，降低了機車的簧間質量，減小了構架的尺寸，具有優秀的動力學性能，可廣泛適用於兩軸式快速客運電力機車，或動車組動力集中式動力車。以上所述僅為本發明的優選實施方式，並不構成對本發明保護範圍的限定。任何 在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的權利要求保護範圍之內。
權利要求
1.一種空心軸盤形制動的架懸式驅動裝置，用於實現對機車的輪對的牽引與制動，其特徵在於，包括牽引電機、傳動齒輪箱、託架和制動單元，其特徵在於，還包括依次套裝於所述輪對的車軸上的內空心軸和外空心軸；所述內空心軸的一端與所述輪對的車輪傳動連接，另一端與所述外空心軸傳動連接；所述外空心軸的一端與所述傳動齒輪箱傳動連接，另一端與所述託架轉動連接，且所述制動單元的制動盤固裝於所述外空心軸的上；所述牽引電機和所述制動單元的一端均與所述託架固定連接，另一端用於與轉向架的構架懸掛連接。
2.根據權利要求I所述的空心軸盤形制動的架懸式驅動裝置，其特徵在於，所述懸掛連接具體為彈性連接。
3.根據權利要求2所述的空心軸盤形制動的架懸式驅動裝置，其特徵在於，所述制動單元還包括含制動鉗的制動器，所述制動鉗和所述制動盤相對設置；所述制動器固定連接於制動橫梁上，且所述制動橫梁一端與所述齒輪箱固定連接，另一端與所述託架固定連接。
4.根據權利要求I至3中任一項所述的空心軸盤形制動的架懸式驅動裝置，其特徵在於，所述傳動齒輪箱內包括與所述外空心軸固定連接的輸出齒輪，和與所述牽引電機的電樞軸傳動連接的輸入齒輪，以及設置與兩者之間的中間介輪；所述中間介輪具體包括齒輪芯和固裝於其上的齒圈。
5.—種兩軸轉向架，包括 輪對； 構架； 牽引裝置，一端用於與車體連接，另一端與所述構架連接； 一系懸掛裝置，設置於所述構架和所述輪對之間； 二系懸掛裝置、設置於所述構架和所述車體之間； 驅動裝置，以驅動所述輪對；其特徵在於，所述驅動裝置具體為如權利要求I至4中任一項所述的驅動裝置。
6.根據權利要求5所述的兩軸轉向架，其特徵在於，所述構架具體為「日」字型結構，兩個所述驅動裝置相對於中間梁的中心線對稱設置，且所述牽引電機沿所述中心線依次彈性連接於所述中間梁上。
全文摘要
本發明公開一種用於牽引和制動機車的輪對的空心軸盤形制動的架懸式驅動裝置，該驅動裝置包括牽引電機、傳動齒輪箱、託架和制動單元，還包括依次套裝於輪對的車軸上的內空心軸和外空心軸；內空心軸的一端與輪對的車輪傳動連接，另一端與外空心軸傳動連接；外空心軸的一端與傳動齒輪箱傳動連接，另一端與託架轉動連接，且制動單元的制動盤固裝於外空心軸的上；牽引電機和制動單元的一端均與所述託架固定連接，另一端用於與轉向架的構架懸掛連接。較之於現有技術，上述結構的驅動裝置，減小了機車的簧間質量，進而優化了機車的動力學性能，保證了機車運行過程中平穩性。在此基礎上，本發明還公開一種應用上述驅動裝置的兩軸轉向架。
文檔編號B61F3/02GK102874273SQ20121041790
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月26日 優先權日2012年10月26日
發明者陳喜紅, 陳國勝, 李冠軍, 陳清明, 李正光, 廖志偉, 曾豔梅, 易興利, 晉軍輝, 陳曉峰, 黃明高, 鄒文輝, 王德新, 伍玉剛, 謝加輝, 蒲全衛 申請人:南車株洲電力機車有限公司