CN106476841A - 一种铰接式动车组动力转向架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铰接式动车组动力转向架，包括构架、驱动装置、轮对轴箱装置、一系悬挂装置、二系悬挂装置、基础制动装置和牵引装置；所述构架为包括两根侧梁、两根横梁和两根端梁的“目”字形焊接构架，所述构架上设置有全悬挂式驱动装置安装装置，所述驱动装置包括牵引电机、齿轮箱和橡胶联轴器，所述牵引电机通过膜片式联轴节与齿轮箱小齿轮轴联接，齿轮箱大齿轮通过空心轴与橡胶联轴器联接，所述橡胶联轴器与轮对轴箱装置联接，所述驱动装置通过驱动装置安装装置悬挂在构架上。本发明的动力转向架具有力学性能优异，牵引制动黏着利用率高等优点，动力传递稳定可靠。

Description

一种铰接式动车组动力转向架

技术领域

本发明属于轨道交通领域，具体涉及一种铰接式动车组动力转向架。

背景技术

随着铁路运输的发展，轨道机车车辆装备的种类日趋多样化。众所周知，根据国际上经验，高速动车组（运行速度≥200km/h）主要用于干线城际间旅客运输，城市轨道交通（运行速度≤120km）主要用于城市内旅客运输；通勤动车组（运行速度在130～180km/h）主要用于区域城市群旅客运输。目前，我国高速动车组和城市轨道交通发展迅速，已逐渐形成了城市间干线高铁网络和城市内多层次轨道交通网络，同时，已发展了种类齐全的运输装备。唯独通勤动车组发展尚处于起步阶段。通勤铁路其线路长度、站间距介于干线铁路线与城市内轨道交通线路之间，通勤动车组运营速度和牵引特性介于高速动车组和城市轨道交通之间。现有用于城市间旅客运输轨道车辆主要是高速动车组，运行速度高，启动和制动加速度较小，对于区域城市间运输无法充分发挥其速度快优点。而城市轨道交通则由于最高运行速度低，时效性差。因此，两者均无法兼顾运营速度与牵引特性两者要求。因此，急需发展一种满足区域城市群运输需要，而且具有良好的经济型通勤动车组。

铰接式动车组与传统动车组相比，铰接式动车组编组最大特点为，中间车辆通过铰接式转向架，连接前后两个车体，在每列车车体数量同样为N的情况下，转向架总数量减少N-1个，因此，在保持载荷量不变化的情况下，转向架设计轴重较传统动车组大。在铰接式动车组编组中，铰接转向架一般为非动力转向架，动力转向架在靠近司机室端，为非铰接转向架。每列车两台动力转向架，相比于传统多动力单元编组型式，铰接式动力转向架单轴牵引功率大大高于传统动车组。而且由于通勤动车组需具有较传统高速动车组更大启动加速度，即铰接式动车组动力转向架每轴启动力矩远大于传统动车组，这样导致通勤铰接式动车组动力转向架驱动装置重量将远大于传统动车组。传统动车组驱动装置主要由牵引电机、柔性联轴节和齿轮箱组成，齿轮箱采用抱轴式安装方式，大齿轮直接安装在车轴上，齿轮箱体通过吊杆安装在构架横梁上，牵引电机刚性安装在构架横梁上，牵引电机和齿轮箱质量较小。若铰接式动力转向架采用相同的结构，转向架簧下质量将大大增加，将导致动车组动力学性能恶化，尤其是轮轨动态作用力成倍增加，不可避免在运行过程中增加轮轨破坏，增加线路、车辆维护成本。目前，大部分准高速机车和高速机车为了降低簧下质量，提高动力学性能，也采用了轮对空心轴结构，但输出联轴节采用六连杆结构，主要由橡胶球关节、连杆一、传动盘、传力销、内空心轴、连杆二和外空心轴组成，这种结构不仅重量大，结构复杂，而且对于连杆机构的强度要求很高。此外由于车轮幅板上需要加工多个孔以安装连杆机构，对车轮强度提出更高的要求，且不利于基础制动装置安装。

发明内容

针对上述动力转向架的不足，本发明的目的是提供一种力学性能优异的两轴结构铰接式动车组动力转向架。

本发明的技术方案为：一种铰接式动车组动力转向架，包括构架、驱动装置、轮对轴箱装置、一系悬挂装置、二系悬挂装置、基础制动装置和牵引装置；所述构架为包括2根侧梁、2根横梁和2根端梁的“目”字形焊接构架，所述构架上设置有全悬挂式驱动装置安装装置，所述驱动装置包括牵引电机、齿轮箱和橡胶联轴器，所述牵引电机通过膜片式联轴节与齿轮箱小齿轮轴联接，齿轮箱大齿轮通过空心轴与橡胶联轴器联接，所述输出联轴器与轮对轴箱装置联接，所述驱动装置通过驱动装置安装装置悬挂在构架上。

其中，一系悬挂装置设置在轮对轴箱装置和构架之间；二系悬挂装置设置在车体和构架之间。

进一步地，所述端梁和侧梁通过一个铸造件连接，所述铸造件与侧梁连接的一端为箱型结构，铸造件与端梁连接的一端为一降低的结构，该降低的结构与端梁的上盖板连接，可以降低端梁的高度，这样既便于基础制动装置的安装，又可以减轻端梁的重量。

优选地，所述侧梁和端梁均采用箱型梁结构，横梁采用无缝钢管结构。

进一步地，所述驱动装置安装装置主要由端梁和横梁上的驱动装置安装座构成。

优选地，所述端梁上设有一个驱动装置安装座，所述横梁上设有两个驱动装置安装座。

所述驱动装置的一侧通过2个橡胶关节固定在横梁上的2个驱动装置安装座内，驱动装置的另一侧由1根齿轮箱吊杆安装在端梁上的驱动装置安装座内,所述2个橡胶关节具有相同的安装高度和纵向安装位置，可以大大减小驱动单元振动加速度，且可以适应驱动单元相对于构架的横向和纵向位移。

优选地，所述牵引电机和构架之间设置有防脱落装置，可以使得牵引电机安装得更为稳固。

所述轮对轴箱装置由2个车轮和1根动力车轴压装配合而成，所述动力车轴上设有橡胶联轴器安装座，所述橡胶联轴器通过热套安装在车轴上，所述车轮上安装有轮装制动盘，轴箱体采用整体式铸造轴箱体。

所述牵引装置包括中心销座、中心销、牵引座和两根牵引杆组装，所述中心销上端通过过盈配合与中心销座连接，中心销下端与牵引座连接，所述两根牵引杆组装与构架横梁连接，所述中心销座通过螺栓与车体连接，构成“Z”字型双拉杆结构，实现了低位牵引，由于通勤铰接式动车组编组型式，动力转向架位于靠近车体两端，每列车仅两台动力转向架，相当于动力集中性动车组，而且由于通勤铰接式动车组要求更大的启动和制动加速度，单轴启动功率和制动功率比传统动车组动力转向架大数倍，降低牵引点高度有助于提高牵引制动黏着利用率，有效减小启动和制动时打滑发生的概率。

所述转向架还包括抗侧滚装置，所述抗侧滚装置包括拉压杆、扭杆和扭臂，所述扭杆安装车体底架上，所述拉压杆与构架连接，提高了车体抗侧滚刚度。

采用这样的结构，驱动装置以全悬挂的方式固定在构架上，可以大大降低簧下质量，提高转向架动力学性能，减小轮轨动作用力。电机箱体与齿轮箱箱体通过小过盈配合联接成一体，每个驱动单元通过三个悬挂点安装在构架上，其中构架横梁上设置两个悬挂点，并由两个相同橡胶关节安装在构架端梁上；构架端梁上设置有一个悬挂点，通过一根齿轮箱吊杆连接齿轮箱，这样的设置可以大大减小驱动单元振动加速度，且可以实现驱动单元相对于构架的横向运动的解耦,提高转向架横向运动稳定性；驱动装置采用齿轮箱输出空心轴和橡胶联轴器结构，本身结构得到大大简化，降低了驱动装置自身的重量，另外，驱动装置的输入联轴节为膜片式联轴节，该种联轴节具有非常大的扭转刚度，传递转速准确，同时具有适宜的径向、轴向刚度，能够补偿一定径向、轴向偏差，改善电机和齿轮箱轴承的受力状态；驱动装置的输出联轴器为橡胶联轴器，通过一定数量的橡胶块不可压缩的特性来传递扭矩，扭矩传递稳定可靠、无磨耗且免维护，并提高了驱动装置的可靠性，采用这样的传动结构，扭矩传递稳定，有利于车体的平稳运行。

本发明的有益效果为：驱动装置采用齿轮箱输出空心轴结构，并采用全悬挂结构，大大降低了转向架簧下质量，大大降低了动车组在高速运行中对轨道的动作用力，减小了对轨道的破坏，并提高了车辆动力学性能。特别是输出联轴节采用橡胶联轴节，利用橡胶不可压缩的特点传递扭矩，并利用橡胶块之间的剪切变形来适应空心轴与车轴之间的相对位移，使得扭矩传递更为稳定可靠且无磨耗，提高了轨道车辆运行的稳定性。

附图说明

图1为本发明铰接式动车组动力转向架总图的主视图（上）和俯视图（下）。

图2为本发明通勤动车组动力转向架构架结构的主视图（上）和俯视图（下）。

图3为本发明通勤动车组动力转向架构架结构的左视图。

图4为本发明通勤动车组动力转向架二系悬挂装置结构的主视图（上）和俯视图（下）。

图5为本发明通勤动车组动力转向架抗侧滚装置结构的主视图（上）和俯视图（下）。

图6为本发明通勤动车组动力转向架牵引装置结构的主视图（上）和俯视图（下）。

图7为本发明通勤动车组动力转向架驱动装置结构的主视图（上）和俯视图（下）。

图例说明：

1、构架；2、一系悬挂装置；3、轮对轴箱装置；4、二系悬挂装置；5、驱动装置；6、基础制动装置；7、牵引装置；8、抗侧滚装置；9、高度调节装置；10、扫石器；11、轮缘润滑装置；12、侧梁；13、横梁；14、端梁；15、构架整体起吊座；16、一系弹簧座；17、转臂定位座；18、抗侧滚座；19、二系弹簧座；20、驱动装置安装座；21、抗蛇行减振器安装座；22、垂向减振器安装座；23、横向减振器安装座；24、基础制动装置安装座；25、铸造件；26、牵引拉杆座；27、空气弹簧气囊；28、空气弹簧辅助弹簧；29、抗蛇行减振器；30、抗蛇行减振器车体安装座；31、二系垂向减振器；32、横向止挡；33、横向减振器；34、拉压杆；35、扭杆；36、扭臂；37、中心销座；38、中心销；39、牵引座；40、牵引拉杆组装；41、齿轮箱；42、牵引电机；43、橡胶联轴器；44、齿轮箱吊杆；45、橡胶关节；46、防脱落装置；47、楔形橡胶块；48、空心轴。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1至图7为本发明第一种实施方式的铰接式动车组动力转向架的相关结构示意图。该铰接式动车组动力转向架，包括1个构架1、2套驱动装置5、2套轮对轴箱装置3、4套一系悬挂装置2、1套二系悬挂装置4、4套基础制动装置6、1套牵引装置7和1套抗侧滚装置8；所述一系悬挂装置2设置在轮对轴箱装置3和构架1之间；所述二系悬挂装置4设置在车体和构架1之间（见图1）；所述构架1为包括2根侧梁12、2根横梁13和2根端梁14的“目”字形焊接构架，侧梁12和端梁14均采用箱型梁结构，横梁13采用无缝钢管结构。端梁14和侧梁12通过一个铸造件25连接，铸造件25一端为箱型结构，与侧梁12之间全部采用对接焊缝连接；铸造件25另一端为一个降低的结构，与端梁14上盖板采用对接焊缝连接，降低了端梁14的高度，这样既便于基础制动装置的安装，又减轻了端梁14的重量。每根端梁14上设有1个驱动装置安装座20和2个制动装置安装座24，制动装置安装座直接利用端梁14下盖板，避免了单独设置制动器安装座，减少了焊缝数量，提高了可靠性。每根横梁13上设有2个驱动装置安装座20，所述基础制动装置6通过制动装置安装座24固定在构架1上（见图2）；所述驱动装置5通过驱动装置安装座20悬挂在构架1上，驱动装置5包括牵引电机42、膜片式联轴节（图中未示出）、齿轮箱41和橡胶联轴器43，所述牵引电机40的电机轴通过膜片式联轴节与齿轮箱41小齿轮轴联接，齿轮箱41大齿轮安装在空心轴48上，空心轴48与橡胶联轴器43通过端面齿联接，所述橡胶联轴器43与轮对轴箱装置3联接（见图7）。

构架1的2个侧梁12上还设置有4个一系弹簧座16、4个转臂定位座、2个空气弹簧安装座19、2个抗侧滚座18、2个抗蛇行减振器安装座21和2个垂向减振器安装座22；在横梁13上设置有2个构架整体起吊座15和2个横向减振器安装座23；2根端梁14上还设置有4个基础制动装置安装座24。

其中，橡胶联轴器43上设有多个楔形橡胶块47，利用楔形橡胶块47来实现扭矩的传递；驱动装置5通过2个橡胶关节45和1根齿轮箱吊杆44安装在构架1上的驱动装置安装座20内；牵引电机42和构架1之间设置有防脱落装置46；构架1上设有与车轮配套的湿式轮缘润滑装置11和扫石器10。

轮对轴箱装置3由2个车轮和1根动力车轴压装配合而成，车轴上设有输出联轴节安装座，橡胶联轴器43通过热套安装在车轴上，车轮上安装有轮装制动盘，轴箱体采用整体式铸造轴箱体。

一系悬挂装置2采用轴箱顶置式双圈螺旋弹簧，轴箱定位采用转臂式定位。

所述二系悬挂装置4包括空气弹簧气囊27、空气弹簧辅助弹簧28、抗蛇行减振器27、二系垂向减振器31、横向止挡32、横向减振器33和高度调节装置9，空气弹簧气囊27与辅助弹簧28上坐落在构架二系弹簧座19上，垂向减振器31、横向减振器33和抗蛇形减振器29分别安装在垂向减振器安装座22、横向减振器安装座23和抗蛇行减振器安装座21上，横向止挡32安装在构架止挡安装座上（见图4），提高动车组运行安全性和舒适性。

所述牵引装置7包括中心销座37、中心销38、牵引座39和2根牵引杆组装40，所述中心销38上端通过过盈配合与中心销座37连接，中心销38下端与牵引座39连接，所述2根牵引杆组装40与构架横梁13连接，所述中心销座37通过螺栓与车体连接（见图6）。

所述抗侧滚装置8包括拉压杆34、扭杆35和扭臂36，所述扭杆35安装车体底架上，所述拉压杆34与构架1连接（见图5）。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其他形式的限制，任何熟悉本领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其他领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍然属于本发明方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种铰接式动车组动力转向架，包括构架（1）、驱动装置（5）、轮对轴箱装置（3）、一系悬挂装置（2）、二系悬挂装置（4）、基础制动装置（6）和牵引装置（7）；所述构架（1）为包括2根侧梁（12）、2根横梁（13）和2根端梁（14）的“目”字形焊接构架，所述构架（1）上设置有全悬挂式驱动装置安装装置，其特征在于，所述驱动装置（5）包括牵引电机（42）、齿轮箱（41）和橡胶联轴器（43），所述牵引电机（42）通过膜片式联轴节与齿轮箱（41）小齿轮轴联接，齿轮箱（41）大齿轮通过空心轴（48）与橡胶联轴器（43）联接，所述橡胶联轴器（43）与轮对轴箱装置（3）联接，所述驱动装置（5）通过驱动装置安装装置悬挂在构架（1）上。

2.根据权利要求1所述的铰接式动车组动力转向架，其特征在于，所述端梁（14）和侧梁（12）通过一个铸造件（25）连接，所述铸造件（25）与侧梁（12）连接的一端为箱型结构，铸造件（25）与端梁（14）连接的一端为一降低的结构。

3.根据权利要求1所述的铰接式动车组动力转向架，其特征在于，所述侧梁（12）和端梁（14）均采用箱型梁结构，所述横梁（13）采用无缝钢管结构。

4.根据权利要求1所述的铰接式动车组动力转向架，其特征在于，所述驱动装置安装装置主要由端梁（14）和横梁（13）上的驱动装置安装座（20）构成。

5.根据权利要求4所述的铰接式动车组动力转向架，其特征在于，所述端梁（14）上设有1个驱动装置安装座（20），所述横梁（13）上设有2个驱动装置安装座（20）。

6.根据权利要求5所述的铰接式动车组动力转向架，其特征在于，所述驱动装置（5）的一侧通过2个橡胶关节（45）固定在横梁（13）上的2个驱动装置安装座（20）内，驱动装置（5）的另一侧由1根齿轮箱吊杆（44）安装在端梁（14）上的驱动装置安装座（20）内，所述2个橡胶关节（45）具有相同的安装高度和纵向安装位置。

7.根据权利要求1~6任一项所述的铰接式动车组动力转向架，其特征在于，所述牵引电机（42）和构架(1)之间设置有防脱落装置（46）。

8.根据权利要求1~6任一项所述的铰接式动车组动力转向架，其特征在于，所述轮对轴箱装置（3）由2个车轮和1根动力车轴压装配合而成，所述动力车轴上设有橡胶联轴器（43）安装座，所述橡胶联轴器（43）通过热套安装在车轴上，所述车轮上安装有轮装制动盘，轴箱体采用整体式铸造轴箱体。

9.根据权利要求1~6任一项所述的铰接式动车组动力转向架，其特征在于，所述牵引装置（7）包括中心销座（37）、中心销（38）、牵引座（39）和2根牵引杆组装（40），所述中心销（38）上端通过过盈配合与中心销座（37）连接，中心销（38）下端与牵引座（39）连接，所述2根牵引杆组装（40）与构架横梁（13）连接，所述中心销座（37）通过螺栓与车体连接。

10.根据权利要求1~6任一项所述的铰接式动车组动力转向架，其特征在于，所述转向架还包括抗侧滚装置（8），所述抗侧滚装置（8）包括拉压杆（34）、扭杆（35）和扭臂（36），所述扭杆（35）安装车体底架上，所述拉压杆（34）与构架（1）连接。