CN106740897B - 高速轨道车辆及其转向架、轮对驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速轨道车辆及其转向架、轮对驱动装置。所述轮对驱动装置，包括空心车轴，装在空心车轴一端的主动车轮和装在空心车轴另一端的从动车轮，以及装在空心车轴上的驱动制动单元；所述驱动制动单元通过连接元件与主动车轮相连而将牵引力和制动力传递至主动车轮；所述主动车轮经空心车轴将牵引力和制动力传递至从动车轮。本发明能单机通过100m小半径曲线并具有良好的动力学性能。

Description

高速轨道车辆及其转向架、轮对驱动装置

技术领域

本发明涉及一种高速轨道车辆及其转向架、轮对驱动装置，属于轨道车辆领域。

背景技术

国内外高速机车转向架电机悬挂均采用半体悬或体悬形式，二系悬挂采用刚弹簧使车辆具有较好的动力学性能。但采用半体悬或体悬形式时，车体与转向架不易分离，车辆维护不方便。采用弹性架悬方案时车体与转向架维护方便，若继续采用二系钢簧则机车动力学性能不能达到相关要求，采用空气弹簧+抗侧滚装置+抗蛇形减震器+垂向减震器+高度控制阀的二系方案能极大优化转向架的动力学性能，使机车高速运行时具有较好的动力学性能并能通过100m小半径曲线。

目前国内外机车轴重较重且簧下质量较大，不利于发挥电机的牵引性能。因此转向架需要进行轻量化设计，并通过强度计算优化转向架各部件结构。

因此，亟待研发一种适用于国内外线路的高速机车轻量化B0转向架，驱动装置需结构紧凑，需极大的降低簧下质量，降低对线路轨道的冲击。

发明内容

本发明旨在提供一种高速轨道车辆及其转向架、轮对驱动装置，该转向架能适用于国内外线路的要求，能单机通过100m小半径曲线并具有良好的动力学性能。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种轨道车辆的轮对驱动装置，包括空心车轴，装在空心车轴一端的主动车轮和装在空心车轴另一端的从动车轮，以及与空心车轴连接的的驱动制动单元；其结构特点是，所述驱动制动单元通过连接元件与主动车轮相连而将牵引力和制动力传递至主动车轮；所述主动车轮经空心车轴将牵引力和制动力传递至从动车轮。

根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：

根据本发明的实施例，所述驱动制动单元包括驱动单元，通过联轴节与驱动单元联接的主动齿轮，通过介轮与主动齿轮啮合传动的从动齿轮，用于安装从动齿轮的外空心轴，套装在外空心轴内的内空心轴，以及装在外空心轴上的基础制动单元；所述外空心轴与托架连接，所述内空心轴的一端装有传动端传动盘，该述内空心轴的另一端装有用于与主动车轮相联的非传动端传动盘；所述传动端传动盘与外空心轴的传动端通过连杆相连；优选所述驱动单元为牵引电机，更优选所述牵引电机为交流传动电机或永磁同步电机；优选所述基础制动单元为包括固定装在外空心轴上的制动盘以及用于夹持制动所述制动盘的制动夹钳，且所述制动夹钳安装在制动横梁上，更优选所述制动横梁通过两根吊杆吊挂在构架端梁上；优选所述传动端传动盘和非传动端传动盘均为锻铝合金制成；优选安装主动齿轮和从动齿轮齿轮箱及安装托架的托架箱体均采用全铝合金铸造而成。

所述主动齿轮、介轮与从动齿轮呈三角形布置。相比传统的直线布置，能使驱动装置结构更加紧凑并降低其质量。

所述主动齿轮的端面具有与联轴节啮合配合的端面齿，且在主动齿轮与联轴节通过紧固件固定相连。

基于同一个发明构思，本发明还提供了一种高速轨道车辆的转向架，其包括构架，装在构架上的牵引装置、一系悬挂装置、二系悬挂装置和至少两套轮对驱动装置，其结构特点是，所述轮对驱动装置为上述的轨道车辆的轮对驱动装置。

所述构架与轮对驱动装置的驱动制动单元之间设有限制构架与驱动制动单元偏移量的耦合减震器。

优选地，所述二系悬挂装置包括二系横向减震器、二系垂向减震器、抗蛇形减震器、装在构架侧梁上用于连接转向架与车体的空气弹簧、抗侧滚装置、高度控制阀和二系横向止挡；所述二系垂向减震器斜对称布置在转向架的内侧；所述抗蛇形减震器对称布置在转向架的外侧，且抗蛇形减震器与转向架的纵向方向平行；所述高度控制阀安装在车体与转向架之间，通过高度控制阀感应车体高度进而调整空气弹簧的充放气。由此，二系悬挂装置采用空气弹簧+抗侧滚装置+抗蛇形减震器+垂向减震器+高度控制阀阀且电机弹性架悬，空气弹簧比钢弹簧具有小的垂向、纵向及横向刚度，机车具有良好的动力学性能并通过100m小半径曲线。

所述一系悬挂装置包括四个对称布置在转向架的外侧的一系垂向减震器。

所述构架上装有电机悬挂座和两根电机摆杆，该电机悬挂座和两根电机摆杆三点悬挂在构架的横梁和端梁上。

基于同一个发明构思，本发明还提供了一种高速轨道车辆，其包括车体和B0转向架；其特征在于，所述B0转向架为所述的高速轨道车辆的转向架。

藉由上述结构，驱动制动单元采用弹性架悬安装形式，采用两级空心轴弹性六连杆一体式全铝合金齿轮箱并集成空心轴制动装置，集成齿轮箱、托架、内外空心轴、传动盘、制动悬挂横梁、基础制动装置、电机。

齿轮传动采用一级带介轮传动形式，主动齿轮、介轮和从动齿轮呈三角形布置，内空心轴传动盘采用锻铝材料。

二个制动盘安装在内空心轴上，一个制动单元安装在制动横梁上通过杠杆对二个制动盘同时制动。

二系悬挂装置采用空气弹簧+抗侧滚装置+垂向减震器+抗蛇形减震器+高度控制阀的结构，采用大承载的空气弹簧横向布置在转向架侧粱上，连接车体和转向架；抗侧滚装置扭力杆布置在转向架底部，两端分别连接两根拉压杆的下端关节，拉压杆上端关节连接车体；垂向减震器联接构架和车体，斜对称布置在转向架内侧。抗蛇形减震器对称布置在转向架外侧，且设置在转向架的同侧，与转向架纵向中心线平行连接车体与构架。车体采用二点调平方式，高度控制阀安装在车体与转向架之间，通过高度控制阀感应车体高度进而调整空气弹簧的充放气。

本发明所述的高速轨道车辆是指最高行车速度每小时不低于200公里的轨道车车辆。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、转向架结构采用轻量化设计，满足轴重轻速度高的运用要求。

2、驱动制动单元采用弹性架悬安装形式，采用两级空心轴弹性六连杆一体式全铝合金齿轮箱并集成空心轴制动装置，全铝合金齿轮箱和锻铝传动盘极大降低驱动装置质量，降低转向架簧下质量，齿轮传动装置呈三角形布置，使驱动装置结构紧凑降低驱动装置质量。

3、牵引电机采用交流传动电机或永磁同步电机，使得转向架簧下质量小，减轻车轮对钢轨的冲击，延长车轮和钢轨的使用寿命，提高机车运行安全性。

4、一系悬挂装置采用轴箱顶置式螺旋钢弹簧，轴箱拉杆将轴箱体与构架联接，一系垂向减震器连接轴箱体和构架，用于缓解转向架受到的冲击。

5、二系悬挂装置采用空气弹簧+抗侧滚装置+垂向减震器+抗蛇形减震器+高度控制阀的结构，保证机车在高速运行时仍具有良好的动力学性能并能单机顺利通过100m小半径曲线。

附图说明

图1是本发明一个实施例的结构原理图；

图2是图1的主视图；

图3是图1的俯视图；

图4是本发明转向架轮对驱动装置的结构示意图；

图5是本发明转向架驱动制动单元的结构示意图；

图6是本发明转向架齿轮布置的结构示意图；

图7是本发明转向架二系悬挂装置的结构示意图；

图8是本发明转向架抗侧滚装置的原理图。

在图中

1、轴箱组装；2、构架；3、抗侧滚装置；4、轴箱拉杆；5、制动悬挂横梁；6、电机摆杆；7、牵引装置；8、撒砂装置；9、一系垂向减震器；10、空气弹簧；11、抗蛇形减震器；12、二系横向减震器；13、耦合减震器；14、基础制动缓解手柄；15、摇头止挡；16、踏面清扫装置；17、二系垂向减震器；18、轮对驱动装置；19、高度控制阀；20、横向止挡；21、电机悬挂座；22、牵引电机；23、整体起吊装置；24、从动车轮；25、空心车轴；26、主动车轮；27、主动齿轮；28、小齿轮箱；29、介轮；30、联轴节；31、大齿轮上箱体；32、制动盘；33、传动端传动盘；34、外空心轴；35、内空心轴；36、大齿轮下箱体；37、制动夹钳；38、托架；39、非传动端传动盘；40、从动齿轮。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

一种轨道车辆的轮对驱动装置，如图4-6所示，包括空心车轴25，装在空心车轴25一端的主动车轮26和装在空心车轴25另一端的从动车轮24，以及装在空心车轴25上的驱动制动单元；所述驱动制动单元通过连接元件与主动车轮26相连而将牵引力和制动力传递至主动车轮26；所述主动车轮26经空心车轴25将牵引力和制动力传递至从动车轮24。所述驱动制动单元包括驱动单元，通过联轴节30与驱动单元联接的主动齿轮27，通过介轮29与主动齿轮27啮合传动的从动齿轮40，用于安装从动齿轮40的外空心轴34，套装在外空心轴34内的内空心轴35，以及装在外空心轴34上的制动单元。所述外空心轴34上装有托架38，所述内空心轴35的一端装有传动端传动盘33，该述内空心轴35的另一端装有用于与主动车轮26相联的非传动端传动盘39；所述传动端传动盘33与外空心轴34的传动端固定相连。

所述驱动单元为牵引电机22，最好是交流异步电机或永磁同步电机。

所述制动单元为包括固定装在外空心轴34上的制动盘32以及用于夹持制动所述制动盘32的制动夹钳37。

优选所述制动横梁通过两根吊杆吊挂在构架端梁上。

所述传动端传动盘33和非传动端传动盘39均为锻铝合金制成。

所述齿轮箱及托架箱体采用全铝合金铸造而成。

一种高速机车B0转向架，如图1～3所示，每个转向架由1个构架2、2套上述的轮对驱动装置18、4套轴箱组装1、1套牵引装置7、8个一系圆钢弹簧40、2个电机摆杆6、2个电机悬挂座21、4个一系垂向减震器9、1套抗侧滚装置3、2套撒砂装置8、4套踏面清扫装置16、2个抗蛇形减震器11、2个二系横向减震器12、4个二系垂向减震器17、2个空气弹簧10、1个高度控制阀19、2个二系横向止挡20、4个摇头止挡15、4套轴箱拉杆4、4套整体起吊装置45等组成。

如图4所示，本发明的轮对驱动装置由主动车轮26、空心车轴25、从动车轮24和驱动制动单元、6个连接销47组成。连接销47连接主动车轮26与驱动制动单元，将牵引力和制动力传递至主动车轮26，然后经空心车轴25传递至从动车轮24车轮、车轴进行轻量化设计，通过有限元计算校核满足强度要求，达到在保证强度的前提下减轻簧下质量的目的。

如图5所示，本发明的驱动制动单元采用弹性架悬式悬挂形式，通过1个电机悬挂座21和2个电机摆杆6三点悬挂在构架横梁和端梁上。驱动制动单元采用两级空心轴弹性六连杆一体式全铝合金齿轮箱并集成空心轴制动结构。齿轮传动装置采用斜齿一级带介轮传动，主动齿轮27通过联轴节30与牵引电机22联接。主动齿轮采用端面齿+大螺栓的连接方式与联轴节联接。小齿轮箱体和大齿轮箱体均采用全铝合金结构轻量化设计。两级弹性空心轴由内空心轴35、外空心轴34、传动端传动盘33、非传动端传动盘39及六连杆机构组成，将牵引和制动力传递至车轮，两级弹性空心轴机构的设计能满足机车运行特别是过100m小曲线时构架与轮对间的相对位移要求，在构架与驱动制动单元见设计耦合减震器13限制构架与驱动制动单元间的偏移量。2个制动夹钳37通过螺栓吊挂安装在制动悬挂横梁5上，2个制动盘32固定安装在外空心轴上。车轮紧急制动后可通过缓解手柄14进行制动缓解。通过计算和试验验证的空心轴轴盘制动保证了本方案转向架的制动性能可靠性。传动端传动盘33和非传动端传动盘39采用锻铝合金制成，相比合金钢材料能在保证传动要求的前提下较大的降低传动盘质量并最终降低转向架簧下质量。

如图6所示，本发明的齿轮传动装置采用带介轮的一级传动形式。本发明的主动齿轮27、介轮29和从动齿轮40呈三角形布置，相比传统的直线布置，能使驱动装置结构更加紧凑并降低其质量。

如图7和8所示，本发明的二系悬挂装置由二系横向减震器12、二系垂向减震器17、抗蛇形减震器11、空气弹簧10、抗侧滚装置3、高度控制阀19、二系横向止挡20组成，二系垂向减震器斜对称布置在转向架内侧；抗蛇形减震器对称布置在转向架外侧，与转向架纵向方向平行。二系悬挂装置缓解机车的制动和冲击，使车辆具有优良的动力学性能，提高车辆运行平稳性和舒适性并能顺利通过最小100m半径曲线。

一种高速机车，包括车体和上述的B0转向架。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (15)

1.一种轨道车辆的轮对驱动装置，包括空心车轴（25），装在空心车轴（25）一端的主动车轮（26）和装在空心车轴（25）另一端的从动车轮（24），以及与空心车轴（25）连接的驱动制动单元；其特征在于，所述驱动制动单元通过连接元件与主动车轮（26）相连而将牵引力和制动力传递至主动车轮（26）；所述主动车轮（26）经空心车轴（25）将牵引力和制动力传递至从动车轮（24）；

所述驱动制动单元包括驱动单元，通过联轴节（30）与驱动单元联接的主动齿轮（27），通过介轮（29）与主动齿轮（27）啮合传动的从动齿轮（40），用于安装从动齿轮（40）的外空心轴（34），套装在外空心轴（34）内的内空心轴（35），以及装在外空心轴（34）上的基础制动单元；

所述外空心轴（34）与托架（38）连接，所述内空心轴（35）的一端装有传动端传动盘（33），该述内空心轴（35）的另一端装有用于与主动车轮（26）相联的非传动端传动盘（39）；所述传动端传动盘（33）与外空心轴（34）的传动端通过连杆相连。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆的轮对驱动装置，其特征在于，所述驱动单元为牵引电机（22）。

3.根据权利要求2所述的轨道车辆的轮对驱动装置，其特征在于，所述牵引电机（22）为交流传动电机或永磁同步电机。

4.根据权利要求1所述的轨道车辆的轮对驱动装置，其特征在于，所述基础制动单元为包括固定装在外空心轴（34）上的制动盘（32）以及用于夹持制动所述制动盘（32）的制动夹钳（37），且所述制动夹钳安装在制动横梁上。

5.根据权利要求4所述的轨道车辆的轮对驱动装置，其特征在于，所述制动横梁通过两根吊杆吊挂在构架端梁上。

6.根据权利要求1所述的轨道车辆的轮对驱动装置，其特征在于，所述传动端传动盘（33）和非传动端传动盘（39）均为锻铝合金制成。

7.根据权利要求1所述的轨道车辆的轮对驱动装置，其特征在于，所述安装主动齿轮（27）和从动齿轮（40）齿轮箱及安装托架（38）的托架箱体均采用全铝合金铸造而成。

8.根据权利要求1所述的轨道车辆的轮对驱动装置，其特征在于，所述主动齿轮（27）、介轮（29）与从动齿轮（40）呈三角形布置。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的轨道车辆的轮对驱动装置，其特征在于，所述主动齿轮（27）的端面具有与联轴节（30）啮合配合的端面齿，且在主动齿轮（27）与联轴节（30）通过紧固件固定相连。

10.一种高速轨道车辆的转向架，包括构架（2），装在构架（2）上的牵引装置（7）、一系悬挂装置、二系悬挂装置和至少两套轮对驱动装置（18），其特征在于，所述轮对驱动装置（18）为权利要求1-9中任一项所述的轨道车辆的轮对驱动装置。

11.根据权利要求10所述的高速轨道车辆的转向架，其特征在于，所述构架（2）与轮对驱动装置（18）的驱动制动单元之间设有限制构架（2）与驱动制动单元偏移量的耦合减震器（13）。

12.根据权利要求10所述的高速轨道车辆的转向架，其特征在于，所述二系悬挂装置包括二系横向减震器（12）、二系垂向减震器（17）、抗蛇形减震器（11）、装在构架侧梁上用于连接转向架与车体的空气弹簧（10）、抗侧滚装置（3）、高度控制阀（19）和二系横向止挡（20）；所述二系垂向减震器（17）斜对称布置在转向架的内侧；所述抗蛇形减震器（11）对称布置在转向架的外侧，且设置在转向架的同侧，且抗蛇形减震器（11）与转向架的纵向方向平行；所述高度控制阀（19）安装在车体与转向架之间，通过高度控制阀（19）感应车体高度进而调整空气弹簧（10）的充放气。

13.根据权利要求10所述的高速轨道车辆的转向架，其特征在于，所述一系悬挂装置包括四个对称布置在转向架的外侧的一系垂向减震器（9）。

14.根据权利要求10所述的高速轨道车辆的转向架，其特征在于，所述构架（2）上装有电机悬挂座（21）和两根电机摆杆（6），该电机悬挂座（21）和两根电机摆杆（6）三点悬挂在构架的横梁和端梁上。

15.一种高速轨道车辆，包括车体和B0转向架；其特征在于，所述B0转向架为权利要求10-14中任一项所述的高速轨道车辆的转向架。