CN100372717C - 一种三轴机车牵引电机悬挂方法及转向架 - Google Patents
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Abstract
一种三轴机车牵引电机悬挂方法及转向架，将三轴转向架上的每根轴的牵引电机分别采用不同的架悬方式，再将转向架三根轴进行组合，形成一个弹性与刚性组合的复合式转向架牵引电机架悬结构。其中两端牵引电机采用弹性架悬的方式，两端牵引电机都是通过弹性元件所构成的弹性悬挂装置架悬在构架上的，而中间牵引电机则依然采用刚性架悬的方式。电机驱动单元可以相对构架实现横向运动，当机车运行中转向架构架横向或摇头振动时，由于其横向呈弹性联接，架悬单元的重量在横向就可以从转向架的簧间重量中释放一些出来，这将非常有利于改善机车横向动力学性能。而中间轴的牵引电机则依然采用刚性架悬的方式。
Description
技术领域
本发明属于一种电力机车的部件结构，尤其是指一种电力机车转向架的牵引电机悬挂方法及转向架，特别适用于C0-C0轴式的高速或准高速机车。
技术背景
牵引电机是电力机车的动力源，牵引电机大多是悬挂在电力机车的转向架上的。电力机车的转向架根据不同的机车有不同的结构，通常有两轴转向架、三轴转向架等。目前，国内现有的C0-C0轴式高速或准高速机车转向架就是一种三轴转向架，在这种三轴转向架上均采用牵引电机刚性架悬结构，这种转向架的优点是将电机刚性地固定在构架上，电机质量属于簧间质量，与半悬挂相比大大降低了簧下质量，减小了轮轨动作用力，提高了机车的动力学性能。但是，随着机车速度的提高，由于这种结构转向架其簧间质量大，机车的动力学性能下降明显，普遍反映在机车横向晃动、踏面剥离、轮轨横向力大。影响了机车的乘座舒适性，加速了走行部受力件的损坏，甚至影响行车安全。
发明内容
本发明的目的就是解决三轴转向架牵引电机架悬结构的不足，提供一种新型的电机悬挂方法，此方法能使电机悬挂单元的部分重量在横向从转向架簧间质量中释放出来，降低簧间转动惯量，从而提高机车的动力学性能，尤其是横向性能，降低轮轨力。从而满足C0-C0轴式机车高速运行的要求。
本发明的另一个目的在于提供一种上述方法结构的转向架。
本发明是通过下述技术方案实现的：将三轴转向架上的每根轴的牵引电机分别采用不同的架悬方式，再将转向架三根轴进行组合，形成一个弹性与刚性组合的复合式转向架牵引电机架悬结构。其中两端牵引电机采用弹性架悬的方式，两端牵引电机都是通过弹性元件所构成的弹性悬挂装置架悬在构架上的，而中间牵引电机则依然采用刚性架悬的方式。电机驱动单元可以相对构架实现横向运动，当机车运行中转向架构架横向或摇头振动时，由于其横向呈弹性联接，架悬单元的重量在横向就可以从转向架的簧间重量中释放一些出来，这将非常有利于改善机车横向动力学性能。而中间轴的牵引电机则依然采用刚性架悬的方式。
依据本发明的架悬方法所形成的架悬结构是：一种三轴铁路机车转向架，主要适用于C0-C0轴式准高速或高速机车，该转向架包括轮对系统、构架、牵引电机、减速装置、一系悬挂、二系悬挂、牵引装置、制动装置、牵引电机悬挂装置，以及一些附件。其中一系悬挂为构架与轮对系统之间的减振悬挂系统，安装在构架与轮对之间；二系悬挂为机车车体与构架之间的减振悬挂系统，安装在机车车体与构架之间。转向架的轮轴为三根轴，每一根轮轴均有一牵引电机驱动系统，并由牵引电机驱动系统驱动，牵引电机驱动系统包括牵引电机和减速装置，机车轮对系统是通过牵引电机带动减速装置，再由减速装置带动的。且牵引电机是悬挂在构架上的。其特殊之处在于三根轴的牵引电机是采用不同的架悬结构悬挂在构架上的，三轴分别采取弹性架悬与刚性架悬组合的复合架悬结构，两端轴牵引电机采用弹性架悬结构，而中间轴牵引电机则采用刚性架悬结构。两端轴牵引电机都是通过弹性元件所构成的弹性悬挂装置架悬在构架上的。两端轴的牵引电机整体在构架上处于弹性状态。其中，中间轴的牵引电机悬挂装置主要包括悬挂座、悬挂臂、关节轴承、关节轴承芯轴等部件。牵引电机通过悬挂座、悬挂臂悬挂在构架上，在悬挂座、悬挂臂与构架相连接端分别设有关节轴承、关节轴承芯轴，悬挂座、悬挂臂通过关节轴承、关节轴承芯轴与构架形成刚性连接。而两端轴的牵引电机悬挂装置主要包括吊杆、吊杆橡胶关节、吊座、悬挂臂、悬挂臂橡胶关节以及耦合减振器等部件。两端轴电机的电机侧是通过弹性吊杆结构悬挂在构架横梁上的，由两根吊杆与构架相连(吊杆与电机、构架的联接点可根据不同的车型结构而定)，而空心轴侧则通过橡胶关节与构架相连，牵引电机整体在构架上处于弹性状态，电机是被弹性地悬挂在构架上的，因而在机车运动过程中，电机可以相对构架实现横向运动。在牵引电机和构架之间还可以安装耦合减振器，耦合减振器可以衰减电机的横向振动而是否需要耦合减振器，则根据动力学分析的结果确定。
此外，牵引电机驱动采用六连杆轮对双空心轴传动，构架采用箱形焊接结构，一系、二系悬挂均采用圆弹簧加橡胶垫以及减振器结构，牵引装置采用平行双拉杆结构，制动装置则采用踏面单元制动。与传统的铁路机车三轴转向架(如C0-C0机车转向架)不同点主要在于其电机悬挂装置，另外，构架结构、一、二系结构以及牵引制动装置结构均可根据不同的车型而改变。
本发明采用弹性架悬与刚性架悬组合的复合架悬方式及结构，与现有技术相比的优点是两端轴电机采用弹性架悬结构，使电机驱动单元可以相对构架实现横向运动，当机车运行中转向架构架横向或摇头振动时，由于其横向呈弹性联系，架悬单元的重量在横向就可以从转向架的簧间重量中释放一些出来，这大大改善了机车横向动力学性能，提高了机车的乘座舒适性，同时也会降低机车各部件的动作用力，从而延长各零部件的使用寿命，提高机车的可靠性。
附图说明
图1为三轴机车弹性架悬转向架示意图；
图2为三轴机车弹性架悬转向架示意俯视图；
图3为中间轴牵引电机悬挂装置示意图；
图4为中间轴牵引电机悬挂装置示意俯视图；
图5为中间轴牵引电机悬挂装置A-A剖视示意图；
图6为两端轴牵引电机悬挂装置示意图；
图7为两端轴牵引电机悬挂装置示意俯视图；
图8为两端轴牵引电机悬挂装置剖视示意图；
图中：1—轮对系统2—构架3—一系悬挂装置4—二系悬挂装置5—牵引装置6—牵引电机悬挂装置7—制动装置8—机车车厢9—减速装置10—牵引电机11—悬挂臂12—悬挂座13—芯轴14—关节轴承15—吊杆16—吊杆橡胶关节17—吊座18—悬挂臂19—悬挂臂橡胶关节20—连接座22—构架横梁23—连接座24—构架横梁25—连接座26—连接座27—弹性元件28—构架横梁29—构架横梁30—芯轴31—弹性体32—关节外套。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明作进一步的描述。
从附图1－2可以看出，本发明为一种三轴机车转向架，将三轴转向架上的每根轴的牵引电机分别采用不同的架悬方式，再将转向架三根轴进行组合，形成一个弹性与刚性组合的复合式转向架牵引电机架悬结构。其中两端牵引电机采用弹性架悬的方式，两端轴牵引电机都是通过弹性元件所构成的弹性悬挂装置架悬在构架上的，即牵引电机一端通过弹性关节直接架悬在构架上的，另一端通过弹性吊杆吊挂在转向架的构架上的，其横向呈弹性联接，使牵引电机可以围绕转向架的构架实现上下和左右的弹性摆动。当机车运行中转向架构架横向或摇头振动时，由于其横向呈弹性联接，架悬单元的重量在横向就可以从转向架的簧间重量中释放一些出来，这将非常有利于改善机车横向动力学性能。而中间电机则依然采用刚性架悬的方式。
依据本发明的架悬方法所形成的架悬结构是：一种三轴铁路机车转向架，主要适用于C0-C0轴式准高速或高速机车，该转向架包括轮对系统1、构架2、牵引电机10、减速装置9、一系悬挂3、二系悬挂4、牵引装置5、制动装置7、牵引电机悬挂装置6以及一些附件。其中一系悬挂3为构架2与轮对系统1之间的减振悬挂系统，安装在构架2与轮对系统1之间；二系悬挂4为机车车厢8与构架2之间的减振悬挂系统，安装在机车车厢8与构架2之间。转向架的轮轴为；三根轴，每一根轮轴均有一牵引电机驱动系统，并由牵引电机驱动系统驱动，牵引电机驱动系统包括牵引电机10和减速装置9，机车轮对系统1是通过牵引电机10带动减速装置9，再由减速装置9带动的。且牵引电机10是悬挂在转向架构架2上的。其特征在于：三根轴的牵引电机10是采用不同的架悬结构悬挂在构架2上的，三轴分别采取弹性架悬与刚性架悬组合的复合架悬结构，两端轴牵引电机10采用弹性架悬结构，而中间轴牵引电机10则采用刚性架悬结构。两端轴牵引电机10都是通过弹性元件27所构成的弹性悬挂装置架悬在构架上的。两端轴的牵引电机10整体在构架2上处于弹性状态。其中，中间轴的牵引电机10悬挂装置主要包括悬挂座12、悬挂臂11、关节轴承14、关节轴承芯轴13等部件。牵引电机10通过悬挂座12、悬挂臂11悬挂在构架2上，在悬挂座12、悬挂臂11与构架2相连接端分别设有关节轴承14、关节轴承芯轴13，悬挂座12、悬挂臂11通过关节轴承14、关节轴承芯轴13与构架2形成刚性连接。其中，悬挂臂11通过一套关节轴承14、关节轴承芯轴13与构架横梁22上的连接座23形成可转动的钢性连接；而悬挂座12为两个，分别通过一套关节轴承14、关节轴承芯轴13与构架横梁24上的连接座20形成可转动的钢性连接。
而两端轴牵引电机10都是通过弹性元件27所构成的弹性悬挂装置架悬在构架上的。且牵引电机一端通过弹性关节直接架悬在构架上的，另一端通过弹性吊杆吊挂在转向架的构架上的两端轴的，主要包括吊杆15、吊杆橡胶关节16、吊座17、悬挂臂18、悬挂臂橡胶关节19以及耦合减振器等部件。吊杆橡胶关节16和悬挂臂橡胶关节19都是弹性元件的组合体，芯轴30和关节外套32均为钢性材料体，在芯轴30与关节外套32之间有起弹性作用的弹性体31，弹性体31可以是橡胶材料的，也可以是其它弹性材料。牵引电机一侧是通过弹性吊悬结构悬挂在构架横梁上的，由两根吊杆15与构架2相连(吊杆与电机、构架的联接点可根据不同的车型结构而定)，而空心轴侧则直接通过橡胶关节19与构架相连。牵引电机整体在构架上处于弹性状态，是被弹性地悬挂在构架上的，因而在机车运动过程中，牵引电机可以相对构架实现横向运动。其中，牵引电机靠空心轴侧的悬挂臂18是通过一橡胶关节19连接到构架横梁28上的连接座26上的；牵引电机另一侧为吊悬结构，一般有两根吊杆15，吊杆15一头与构架横梁29上的连接座25连接，吊杆15的另一头则通过吊杆橡胶关节16与吊座17连接，吊座17又与牵引电机的壳体连接，吊座17与牵引电机的壳体连接可以是通过紧固件连接的，也可以是直接将牵引电机的壳体直接做成带吊座形式的。而且在牵引电机和构架之间还可以安装耦合减振器，耦合减振器则可以衰减其横向振动，是否需要耦合减振器应根据动力学分析的结果确定。
Claims (9)
1.一种三轴机车牵引电机悬挂方法，其特征在于：将三轴转向架上的每根轴的牵引电机分别采用不同的架悬方式，再将转向架三根轴进行组合，形成一个弹性与刚性组合的复合式转向架牵引电机架悬结构，其中两端牵引电机采用弹性架悬的方式，两端牵引电机都是通过弹性元件所构成的弹性悬挂装置架悬在构架上的，而中间轴的牵引电机则依然采用刚性架悬的方式。
2.如权利要求1所述的一种三轴机车牵引电机悬挂方法，其特征在于：两端牵引电机采用弹性架悬的方式是牵引电机架悬的一端吊挂点是通过弹性关节直接架悬在构架上，另一端吊挂点是通过弹性吊杆吊挂在构架上，其横向呈弹性联接，使牵引电机可以围绕转向架的构架实现上下和左右的弹性摆动。
3.一种实现权利要求1所述的三轴机车牵引电机悬挂方法的三轴机车牵引电机悬挂转向架，包括轮对系统(1)、构架(2)、牵引电机(10)、减速装置(9)、一系悬挂(3)、二系悬挂(4)、牵引装置(5)、制动装置(7)、牵引电机悬挂装置(6)以及一些附件，其中一系悬挂(3)为构架(2)与轮对系统(1)之间的减振悬挂系统，安装在构架(2)与轮对系统(1)之间；二系悬挂(4)为机车车厢(8)与构架(2)之间的减振悬挂系统，安装在机车车厢(8)与构架(2)之间，转向架的轮轴为三根轴，每一根轮轴均有一牵引电机驱动系统，并由牵引电机驱动系统驱动，牵引电机驱动系统包括牵引电机(10)和减速装置(9)，机车轮对系统(1)是通过牵引电机(10)带动减速装置(9)，再由减速装置(9)带动的，且牵引电机(10)是悬挂在转向架构架(2)上的，其特征在于：三根轴的牵引电机(10)是采用不同的架悬结构悬挂在构架(2)上的，三轴分别采取弹性架悬与刚性架悬组合的复合架悬结构，两端轴牵引电机(10)采用弹性架悬结构，而中间轴牵引电机(10)则采用刚性架悬结构，两端轴的牵引电机(10)整体在构架(2)上处于弹性状态。
4.如权利要求3所述的三轴机车牵引电机悬挂转向架，其特征在于：两端轴牵引电机(10)都是通过弹性元件(27)所构成的弹性悬挂装置架悬在构架上的，吊杆橡胶关节(16)和悬挂臂橡胶关节(19)都是弹性元件的组合体，芯轴(30)和关节外套(32)均为钢性材料体，在芯轴(30)与关节外套(32)之间有起弹性作用的弹性体(31)。
5.如权利要求3或4所述的三轴机车牵引电机悬挂方法的转向架，其特征在于：两端轴的牵引电机悬挂装置主要包括吊杆(15)、吊杆橡胶关节(16)、吊座(17)、悬挂臂(18)、悬挂臂橡胶关节(19)，牵引电机一侧是通过弹性吊悬结构悬挂在构架横梁上的，由两根吊杆(15)与构架(2)相连，而牵引电机另一侧直接通过橡胶关节(19)与构架(2)相连。
6.如权利要求3或4所述的三轴机车牵引电机悬挂方法的转向架，其特征在于：吊座(17)与牵引电机的壳体连接是通过紧固件连接的或直接将牵引电机的壳体做成带吊座形式。
7.如权利要求3所述的三轴机车牵引电机悬挂方法的转向架，其特征在于：中间轴的牵引电机(10)悬挂装置主要包括悬挂座(12)、悬挂臂(11)、关节轴承(14)、关节轴承芯轴(13)等部件；牵引电机(10)通过悬挂座(12)、悬挂臂(11)悬挂在构架(2)上，在悬挂座(12)、悬挂臂(11)与构架(2)相连接端分别设有关节轴承(14)、关节轴承芯轴(13)，悬挂座(12)、悬挂臂(11)通过关节轴承(14)、关节轴承芯轴(13)与构架(2)形成刚性连接。
8.如权利要求7所述的三轴机车牵引电机悬挂方法的转向架，其特征在于：悬挂臂(11)通过一套关节轴承(14)、关节轴承芯轴(13)与构架横梁(22)上的连接座(23)形成可转动的钢性连接；而悬挂座(12)为两个，分别通过一套关节轴承(14)、关节轴承芯轴(13)与构架横梁(24)上的连接座(20)形成可转动的钢性连接。
9.如权利要求3或4所述的三轴机车牵引电机悬挂方法的转向架，其特征在于：在牵引电机上还安装有用于衰减其横向振动的耦合减振器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee |
Owner name: SOUTH CAR ZHUZHOU ELECTRIC LOCOMOTIVE CO.; XI-NAN Free format text: FORMER NAME OR ADDRESS: ZHUZHOU ELECTRIC LOCOMOTIVE CO., LTD., NANCHE GROUP, CHINA; XI-NAN JIATOONGUNIV. |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: Tianxin Zhuzhou Electric Locomotive Ltd, Shifeng District, Zhuzhou, Hunan, China zip code: 412007 Co-patentee after: Southwest Jiaotong University Patentee after: South car Zhuzhou Electric Locomotive Ltd Address before: Tianxin Zhuzhou Electric Locomotive Ltd, Shifeng District, Zhuzhou, Hunan, China zip code: 412007 Co-patentee before: Southwest Jiaotong University Patentee before: China South car group Zhuzhou Electric Locomotive Ltd |