CN107226105B - 基于蜗轮蜗杆传动的列车翼板减速装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于蜗轮蜗杆传动的列车翼板减速装置，包括相邻的两个翼板单元，两个所述翼板单元之间设有蜗杆传动机构并通过所述蜗杆传动机构相互传动，所述蜗杆传动机构的两侧设有分别向两个所述翼板单元延伸的翼板转轴，每个所述翼板单元包括供安装于列车车顶的安装基板，所述安装基板上支设有翼板，所述翼板套设于所述翼板转轴上，进而两个所述翼板单元的所述翼板分别同步反向开启，所述蜗杆传动机构包括步进电机，通过所述步进电机控制所述翼板转轴的转速和转角进而控制所述翼板的开启速度和开合角度。本发明通过蜗轮蜗杆来实现翼板的传动和同步联动，进一步提高列车风阻的安全可靠性和制动效果。

Description

基于蜗轮蜗杆传动的列车翼板减速装置

技术领域

本发明属于列车车辆制动技术领域，涉及一种基于蜗杆传动的列车翼板减速装置。

背景技术

目前，随着列车运行速度的提高，传统的黏着制动在高速区段所能产生的制动效果已不足以保证列车的安全运行。风阻力制动作为一种非黏着制动，其制动力不受黏着条件的限制。同时列车运行速度越高，风阻力制动力越大，可以满足高速列车制动的要求。风阻力制动目前已公开的风阻制动装置多数通过液压、气压或者齿轮结构实现开合控制，但存在开启翼板所需驱动力较大、对于安装位置选择较为苛刻、占用车体内部空间等问题。

发明内容

为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种基于蜗轮蜗杆传动的列车翼板减速装置，以通过蜗轮蜗杆来实现翼板的传动和同步联动，进一步提高列车风阻的安全可靠性和制动效果。

为实现上述目的，本发明的解决方案是：提供一种基于蜗轮蜗杆传动的列车翼板减速装置，包括相邻的两个翼板单元，两个所述翼板单元之间设有蜗杆传动机构并通过所述蜗杆传动机构相互传动，所述蜗杆传动机构的两侧设有分别向两个所述翼板单元延伸的翼板转轴，每个所述翼板单元包括供安装于列车车顶的安装基板，所述安装基板上支设有翼板，所述翼板套设于所述翼板转轴上，进而两个所述翼板单元的所述翼板分别同步反向开启，所述蜗杆传动机构包括步进电机，通过所述步进电机控制所述翼板转轴的转速和转角进而控制所述翼板的开启速度和开合角度。

优选地，所述蜗杆传动机构包括供安装于列车车顶的传动箱体，所述传动箱体包括分别朝向两个所述翼板单元的两侧面，所述传动箱体的所述两侧面的端部分别穿出一个涡轮轴，所述两侧面端部的两个所述涡轮轴之间通过设于所述传动箱体内的传动蜗杆相互连接传动，各所述翼板单元内的所述翼板转轴分别通过翼板转轴联轴器与所述涡轮轴传动连接，所述步进电机通过电机联轴器与所述传动蜗杆传动连接。

优选地，所述传动箱体包括相互拆装盖合的上箱体和下箱体，所述涡轮轴穿设于所述上箱体，所述传动蜗杆穿设于所述下箱体，所述涡轮轴包括左旋涡轮轴以及右旋涡轮轴，所述左旋涡轮轴上紧固套设有左旋蜗轮圈，所述右旋涡轮轴上紧固套设有右旋蜗轮圈，所述传动蜗杆包括左旋蜗杆轴以及右旋蜗杆轴，所述左旋蜗杆轴与所述右旋蜗杆轴之间通过蜗杆联轴器传动连接，所述左旋蜗轮圈与所述左旋蜗杆轴上下啮合连接，所述右旋蜗轮圈与所述右旋蜗杆轴上下啮合连接，所述左旋蜗杆轴伸出所述下箱体的一端进而与所述步进电机的输出轴传动连接。

优选地，所述左旋涡轮轴以及所述右旋涡轮轴分别通过各自配备的涡轮轴轴承座穿设于所述传动箱体的两侧面，所述涡轮轴轴承座上设有涡轮轴滚动轴承，所述左旋涡轮轴以及所述右旋涡轮轴设于所述传动箱体内的一端通过轴承闷盖封闭。

优选地，所述传动蜗杆包括安装于所述下箱体的中间轴承座，所述左旋蜗杆轴与所述右旋蜗杆轴分别穿设连接于所述中间轴承座的两端面，所述蜗杆联轴器穿设连接于所述中间轴承座的两端面之间。

优选地，所述步进电机通过电机安装架安装于列车车顶，所述步进电机的输出轴位于所述左旋蜗杆轴伸出所述下箱体的一端的延长线上，该端设有蜗杆轴轴承座，所述蜗杆轴轴承座上设有蜗杆轴滚动轴承，所述蜗杆轴滚动轴承外通过轴承透盖盖合。

优选地，所述安装基板上固设有转轴支座，所述翼板转轴活动穿设于所述转轴支座上，所述翼板转轴上固定套设有转臂，所述转臂向所述翼板延伸并固接于所述翼板，进而所述翼板通过所述转臂随所述翼板转轴一同轴转。

优选地，相邻两个翼板单元内的所述翼板转轴平行交错设置。

优选地，所述转臂向所述翼板延伸的一端设有扩大连接板，所述转臂通过所述扩大连接板与所述翼板连接。

优选地，所述安装基板上对应所述翼板下摆平放位置设有支架进而支撑所述翼板，所述支架上设有电磁铁，通过所述电磁铁的通电或断电进而吸合或松开所述翼板。

本发明列车翼板减速装置的有益效果包括：

1)两组风翼同时相向开启与闭合，以随时应对列车的双向运行情况；

2)仅占有车顶空间，不需要占用车内空间，方便拆装；

3)模块化设计，整体安装，方便安装和维护；

4)两根螺杆不必同轴，加工安装方便；

5)两组风翼翼板转轴不必同轴，夹角可调，易于适应车顶曲面安装；

6)两组风翼相向开启，化风阻力为开启动力，大大降低了电机的驱动功率与控制精度；

7)设置的电磁铁通过控制其吸合与断开，确保两组风翼闭合状态的安全可靠。

附图说明

图1为本发明列车翼板减速装置的整个立体结构示意图；

图2为对应于图1中翼板打开状态下的结构示意图；

图3为对应于图1中传动箱体的分解爆炸示意图。

图中标号：1--安装基座；2--翼板轴承座及支架；3--电磁铁及支架；4--电机安装架,5--翼板面；6--翼板转臂：6.1--第一翼板转臂，6.2--第二翼板转臂；7--翼板转轴；8--翼板-蜗轮联轴器：8.1--翼板轴联轴器，8.2--蜗轮轴联轴器；9--蜗轮轴；9.1--右旋蜗轮轴，9.2--左旋蜗轮轴；10--左旋蜗轮圈；11--右旋蜗轮圈；12--左旋蜗杆轴；13--右旋蜗杆轴；14--蜗杆-蜗杆联轴器；15--下箱体；15.1—下箱体本体；15.2--蜗杆轴中间轴承座；15.3--蜗杆轴两端轴承座；15.4--蜗杆轴两端轴承盖；15.5--蜗轮轴轴承座下部；15.6--蜗轮轴轴承座上部；15.7--蜗轮轴两端轴承透盖；15.8--蜗轮轴两端轴承闷盖；16--上箱体；17--步进电机；18--蜗杆-电机联轴器；20--蜗轮轴滚动轴承；21--蜗杆轴滚动轴承。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本发明进一步加以说明。

如图1和图2所示，本发明首先提供了一种基于蜗轮蜗杆传动的列车翼板减速装置，包括定位机构，翼板机构，蜗轮蜗杆机构和驱动机构四个主要部分组成。

具体地，主要包括安装基座1、翼板轴承座及支架2(即上述的转轴支座)、电磁铁及支架3、电机安装架4、翼板面5、翼板转臂6、翼板转轴7、翼板-蜗轮联轴器8(即上述的翼板转轴联轴器)、蜗轮轴9、左旋蜗轮圈10、右旋蜗轮圈11、左旋蜗杆轴12、右旋蜗杆轴13、蜗杆-蜗杆联轴器14、下箱体15、上箱体16、步进电机17、蜗杆-电机联轴器18、翼板转轴滚动轴承、蜗轮轴滚动轴承20、以及蜗杆轴滚动轴承21。

所述定位机构包括安装基座1、翼板轴承座及支架2、电磁铁及支架3、电机安装架4和翼板转轴滚动轴承。所述安装基座1通过螺栓固定于列车车顶上方，作用是为其他零部件提供安装定位和连接。安装基座1上有螺栓孔。所述翼板轴承座及支架2每组包括翼板轴承座支架2.1，翼板轴承座下部2.2和翼板轴承座上部2.3。所述翼板轴承座及支架2共四组。所述电磁铁及支座3每组包括电磁铁支架3.1和电磁铁3.2。所述电磁铁及支座3共两组。两组翼板轴承座及支架2，两组电磁铁及支座3和一个电机安装架4，通过螺栓与安装基座1连接。所述两组翼板轴承座及支架2中安装所述翼板轴转滚动轴承，作用是作为翼板转轴7提供定位和支撑。所述两组电磁铁及支架3，作用是在所述翼板机构处于非制动减速状态时，在电磁铁吸力的作用下保持水平闭合状态，并防止其意外开启。所述电机安装架4，作用是为所述步进电机17提供定位。

所述翼板机构包括翼板面5、翼板转臂6、翼板转轴7以及翼板-蜗轮联轴器8。所述翼板转臂6包括第一翼板转臂6.1和第二翼板转臂6.2。所述翼板-蜗轮联轴器8包括翼板轴联轴器8.1和蜗轮轴联轴器8.2。所述翼板面5通过螺栓与两个所述翼板转臂6相连，所述翼板转臂6在翼板上关于所述翼板面5中轴线对称布置。所述翼板面5作用是，在列车运行时产生风阻力作为列车的制动力。所述翼板转臂6通过键连接与所述翼板转轴7实现周向定位。所述两个翼板转臂6的作用是，连接所述翼板面5和所述翼板转轴7，将所述翼板面5所承受的表面压力，变为所述翼板转轴7的转动扭矩。所述翼板-蜗轮联轴器8安装在所述翼板转轴7靠近所述下箱体15的一端，通过一对所述翼板-蜗轮联轴器8，将所述翼板转轴7与所述蜗轮轴9连接，其作用是将所述翼板转轴7上的转矩传递地所述蜗轮轴9上。

结合图3所示，所述蜗轮蜗杆机构和驱动机构包括蜗轮轴9、左旋蜗轮圈10、右旋蜗轮圈11、左旋蜗杆轴12、右旋蜗杆轴13、蜗杆-蜗杆联轴器14、下箱体15、上上箱体16、步进电机17、蜗杆-电机联轴器18、翼板转轴滚动轴承、蜗轮轴滚动轴承20以及蜗杆轴滚动轴承21。所述蜗轮轴9包括右旋蜗轮轴9.1和左旋蜗轮轴9.2。所述下箱体15包括下箱体本体15.1，蜗杆轴中间轴承座15.2，蜗杆轴两端轴承座15.3，蜗杆轴两端轴承盖15.4，蜗轮轴轴承座下部15.5，蜗轮轴轴承座上部15.6，蜗轮轴两端轴承透盖15.7，蜗轮轴两端轴承闷盖15.8。所述下箱体本体15.1通过螺栓与所述安装基座1固定连接，安装在所述安装基座1的中轴线处，其作用是为所述蜗轮蜗杆机构提供安装定位的基准。所述蜗轮轴滚动轴承20和蜗杆轴滚动轴承21安装在所述下箱体本体15.1中的轴承安装座中，其作用是分别与所述蜗轮轴9和所述左旋蜗杆轴12与右旋蜗杆轴13提供支撑。

所述蜗轮轴9包括右旋蜗轮轴9.1和左旋蜗轮轴9.2，分别安装有所述右旋蜗轮圈11和所述左旋蜗轮圈10，之间通过键连接。所述左旋蜗杆轴12与所述左旋蜗轮圈10啮合；所述右旋蜗杆轴13所述右旋蜗轮圈11啮合。其作用是将所述蜗轮轴9上的承受的转矩，通过所述左旋蜗轮圈10和所述右旋蜗轮圈11，传递到所述左旋蜗杆轴12与所述右旋蜗杆轴13上。所述左旋蜗杆轴12与所述右旋蜗杆轴13，通过键连接与所述蜗杆-蜗杆联轴器14连接，实现转矩之间的传递和相互抵消的作用。

所述步进电机17安装于所述电机安装架4上，并通过螺栓连接，其作用是通过控制其输出轴的转速和转角，实现控制翼板开启速度和开合角度的目的。所述左旋蜗杆轴12安装于所述下箱体15中靠近所述步进电机17的一端，所述右旋蜗杆轴13安装于所述下箱体15中远离所述步进电机17的一端。所述左旋蜗杆轴12靠近所述述步进电机17的一端，通过键连接与蜗杆-电机联轴器18相连，进一步与所述步进电机17的输出轴连接。作用是将所述步进电机17的输出功率传递到所述左旋蜗杆轴12上。

完成上述实施过程后，应能体现出本发明的以下特点：

1)采用了蜗轮蜗杆机构，实现两个翼板的同步反向运动；

2)翼板转轴安装时可以不相互平行，便于安装在具有倾斜角度的车顶；

3)使用步进电机作为驱动，可以精确控制翼板的开合角度和速度，并为翼板保持开合状态提供保持扭矩。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于蜗轮蜗杆传动的列车翼板减速装置，其特征在于：包括相邻的两个翼板单元，两个所述翼板单元之间设有蜗杆传动机构并通过所述蜗杆传动机构相互传动，所述蜗杆传动机构的两侧设有分别向两个所述翼板单元延伸的翼板转轴，每个所述翼板单元包括供安装于列车车顶的安装基板，所述安装基板上支设有翼板，所述翼板套设于所述翼板转轴上，进而两个所述翼板单元的所述翼板分别同步反向开启，所述蜗杆传动机构包括步进电机，通过所述步进电机控制所述翼板转轴的转速和转角进而控制所述翼板的开启速度和开合角度；

所述蜗杆传动机构包括供安装于列车车顶的传动箱体，所述传动箱体包括分别朝向两个所述翼板单元的两侧面，所述传动箱体的所述两侧面的端部分别穿出一个涡轮轴，所述两侧面端部的两个所述涡轮轴之间通过设于所述传动箱体内的传动蜗杆相互连接传动，各所述翼板单元内的所述翼板转轴分别通过翼板转轴联轴器与所述涡轮轴传动连接，所述步进电机通过电机联轴器与所述传动蜗杆传动连接；

所述传动箱体包括相互拆装盖合的上箱体和下箱体，所述涡轮轴穿设于所述上箱体，所述传动蜗杆穿设于所述下箱体，所述涡轮轴包括左旋涡轮轴以及右旋涡轮轴，所述左旋涡轮轴上紧固套设有左旋蜗轮圈，所述右旋涡轮轴上紧固套设有右旋蜗轮圈，所述传动蜗杆包括左旋蜗杆轴以及右旋蜗杆轴，所述左旋蜗杆轴与所述右旋蜗杆轴之间通过蜗杆联轴器传动连接，所述左旋蜗轮圈与所述左旋蜗杆轴上下啮合连接，所述右旋蜗轮圈与所述右旋蜗杆轴上下啮合连接，所述左旋蜗杆轴伸出所述下箱体的一端进而与所述步进电机的输出轴传动连接。

2.根据权利要求1所述的列车翼板减速装置，其特征在于：所述左旋涡轮轴以及所述右旋涡轮轴分别通过各自配备的涡轮轴轴承座穿设于所述传动箱体的两侧面，所述涡轮轴轴承座上设有涡轮轴滚动轴承，所述左旋涡轮轴以及所述右旋涡轮轴设于所述传动箱体内的一端通过轴承闷盖封闭。

3.根据权利要求1所述的列车翼板减速装置，其特征在于：所述传动蜗杆包括安装于所述下箱体的中间轴承座，所述左旋蜗杆轴与所述右旋蜗杆轴分别穿设连接于所述中间轴承座的两端面，所述蜗杆联轴器穿设连接于所述中间轴承座的两端面之间。

4.根据权利要求1所述的列车翼板减速装置，其特征在于：所述步进电机通过电机安装架安装于列车车顶，所述步进电机的输出轴位于所述左旋蜗杆轴伸出所述下箱体的一端的延长线上，该端设有蜗杆轴轴承座，所述蜗杆轴轴承座上设有蜗杆轴滚动轴承，所述蜗杆轴滚动轴承外通过轴承透盖盖合。

5.根据权利要求1所述的列车翼板减速装置，其特征在于：所述安装基板上固设有转轴支座，所述翼板转轴活动穿设于所述转轴支座上，所述翼板转轴上固定套设有转臂，所述转臂向所述翼板延伸并固接于所述翼板，进而所述翼板通过所述转臂随所述翼板转轴一同轴转。

6.根据权利要求5所述的列车翼板减速装置，其特征在于：相邻两个翼板单元内的所述翼板转轴平行交错设置。

7.根据权利要求5所述的列车翼板减速装置，其特征在于：所述转臂向所述翼板延伸的一端设有扩大连接板，所述转臂通过所述扩大连接板与所述翼板连接。

8.根据权利要求5所述的列车翼板减速装置，其特征在于：所述安装基板上对应所述翼板下摆平放位置设有支架进而支撑所述翼板，所述支架上设有电磁铁，通过所述电磁铁的通电或断电进而吸合或松开所述翼板。