CN111267877A - 适用于地铁作业工程车辆动力系统布局方法及布局结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于地铁作业工程车辆动力系统布局方法及布局结构，以车架为载体，动力系统所有部件均固定在车架上；内燃机通过液力变矩器将动力由车架之上引至车架之下，保证传动轴工作角度；液力发电装置布局于车架上，由液力变矩器后端将内燃机动力传递至减速箱，在作业走行时将输出转速调节至液力发电装置需求范围，通过液力发电装置实现发电；在高速走行工况下，减速箱前的离合器将液力发电装置断开，液力变矩器功率直接到达车辆轮对，实现高速走行功率需求；作业工况下，离合器闭合，实现低速走行及用电作业需求。本发明采用以液力驱动与驱动发电机传动系统的集成模块化形式为地铁作业工程车辆动力系统布局，集成度、模块化较高，维修便利，可扩展。

Description

适用于地铁作业工程车辆动力系统布局方法及布局结构

技术领域

本发明涉及铁路机械设计与制造技术领域，具体涉及一种适用于地铁作业工程车辆动力系统布局方法及布局结构。

背景技术

现有技术中，公告号为CM207809046U的中国实用新型专利提供了一种用于轨道工程车的液力传动系统，液力传动箱与散热器通过液力传动油散热回路连接，分动箱一输出端与散热马达液压驱动回路中驱动泵相连，液力传动油散热回路中设有温控系统，温控系统与液力传动油散热回路中的出油及回油管路连接并对其进行控制，温控系统中的温控阀是根据油温设定进行开闭而控制液力传动箱出油循环路径；走行控制系统包括整车控制单元VCU，整车控制单元VCU与液力传动箱控制器TCU和发动机控制器ECU连接，可以高低温环境温度下不同散热方式选择，实现车辆在低恒速走行及配合紧急制动进行动力切断的控制。公开号为CN106004892A的中国发明专利公开了一种用于铁路的两用型液力传动轨道车，该轨道车是高速运转性能和低速大牵引的两用型四轴液力传动轨道车，具有车架，车架上端面设有车体，车架下部设有动力传动系统，动力传动系统包括置于车架上端面前部的发动机、置于车架下端面中部的液力变速箱以及置于车架下端面两端的走行系统，发动机输出端通过传动装置Ⅰ与液力变速箱动力输入端连接，液力变速箱的两个动力输出端均通过传动装置Ⅱ与走行系统连接并驱动其动作；车架下端面中部一侧设有进排气系统和电器系统，车架下端面中部另一侧设有液压系统和供油系统。公告号为CN103770796B的中国发明专利提供了一种自带动力的铁路公务轨道车，由自带动力的公务轨道车A和自带动力的公务轨道车B通过车钩和折棚风挡连接组成车组，车组既能实现单机运行也能实现双机重联运行，公务轨道车A和公务轨道车B均采用液力传动可实现无级变速，整车组采用动力下沉式布置模式，单节车为液力传动的四轴轨道车，自运行最高速度120km/h。

目前国内铁路工程车辆大多采用内燃机液力驱动方案，内燃机、液力变矩器，传动轴及其相关的辅助配套系统，该种布局方式结构简单、功能单一。该布局方式无法满足工程车辆其他用电作业需求，需要另外增加一套电力系统，导致车辆成本增加、占用车辆内部空间等问题，同时也增加了对环境的尾气排放，对铁路工程车辆的整体设计及环保要求造成了较大影响。

鉴于此，设计一种关于地铁工况液力驱动+驱动发电机装置的用于地铁作业工程车辆动力系统布局的方法及相关设备布局结构，高效便捷的实现系统在不改变动力布局及动力设备的前提下多种工况之间切换使用需求。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种适用于地铁作业工程车辆动力系统布局方法及布局结构，系统中各部件合理布局，集成度、模块化较高，可压缩各部件的安装空间，使整套液力驱动装置布局更加灵活多变，可根据需求进行扩展。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明首先提供一种适用于地铁作业工程车辆动力系统的布局方法，以液力驱动与驱动发电机传动系统的集成模块化形式为地铁作业工程车辆动力系统布局，该方法具体包括：

动力系统布局以车架为载体，动力系统的所有部件均固定在车架上；

内燃机通过液力变矩器将动力由车架之上引至车架之下，保证传动轴工作角度；

液力发电装置布局于车架之上，由液力变矩器后端将内燃机动力传递至减速箱，在作业走行时将输出转速调节至液力发电装置需求范围，通过液力发电装置实现发电；

在高速走行工况下，减速箱前的离合器将液力发电装置断开，液力变矩器功率直接到达车辆轮对，实现高速走行功率需求；

作业工况下，离合器闭合，液力变矩器将内燃机动力传递至液力发电装置和车辆轮对，实现低速走行及用电作业需求。

优选的是，所述动力系统布局的具体链接方式为：内燃机的飞轮端通过万向传动轴与液力变矩器链接，液力变矩器与液压系统链接；液力变矩器通过传动轴、离合器、减速箱将动力传递至液力发电装置，一部分传递至液压系统，一部分由液力变矩器输出端通过传动轴传递至车辆轮对，满足不同工况下发电与高速走行需求，以及实现高、低速走行及作业。

在上述任一技术方案中优选的是，所述液力变矩器的两输出传动轴之间设置轴承座。

在上述任一技术方案中优选的是，所述车架的底座安装减振弹性元件。

在上述任一技术方案中优选的是，所述动力系统中液力驱动装置的布局，根据整车功率需求，设计为不同功率段的液力驱动装置，根据需求布置为单轴或多轴驱动。

在上述任一技术方案中优选的是，所述液力发电装置采用发电机；动力系统中动力布局形式，根据实际用电需求配置发电机。

在上述任一技术方案中优选的是，所述动力系统中液压系统的油泵数量，根据地铁作业工程车辆作业需求，油泵数量可扩展，为不同的工程车辆作业装置提供液压动力源。

在上述任一技术方案中优选的是，所述动力系统中的内燃机，根据地铁环保及排放要求，选择配置有使用或不使用尾气后处理系统的内燃机。

在上述任一技术方案中优选的是，所述动力系统中的轴承座，为保证最佳传动角度及传动轴长度，根据车辆轮对心盘距调节轴承座位置。

本发明还提供了一种根据如上任一项所述的布局方法的适用于地铁作业工程车辆动力系统的布局结构。适用于地铁作业工程车辆动力系统采用集成模块化布局结构，其包括可内燃机、第一传动轴、液力变矩器、液压系统、离合器、减速箱、发电机、轴承座、第二传动轴、第三传动轴，所述内燃机、第一传动轴、液力变矩器、液压系统、离合器、减速箱、发电机、轴承座、第二传动轴、第三传动轴固定于车架上。

在上述任一技术方案中优选的是，所述内燃机设置有减振支座。

在上述任一技术方案中优选的是，所述内燃机的飞轮端通过第一传动轴与液力变矩器链接，所述液力变矩器与液压系统链接。

在上述任一技术方案中优选的是，所述液压系统的散热马达油泵及空压机泵根据地铁作业工程车辆作业需求选配。

在上述任一技术方案中优选的是，所述液力变矩器通过第一传动轴和第二传动轴、第三传动轴分别与发电机、前后轮对链接。

在上述任一技术方案中优选的是，所述离合器通过第一传动轴与减速箱链接，第一传动轴与减速箱之间通过离合器实现脱、挂。

在上述任一技术方案中优选的是，所述液力变矩器通过第二传动轴、第三传动轴链接前后轮对，液力变矩器输出法兰通过第二传动轴、第三传动轴将动力传递至前后轮对。

在上述任一技术方案中优选的是，所述第二传动轴、第三传动轴设置有轴承座，缩短液力变矩器两输出传动轴长度。

在上述任一技术方案中优选的是，所述第一传动轴为万向传动轴。

在上述任一技术方案中优选的是，所述动力系统中的轴承座根据实际心盘距离及传动轴长度而设置。

在上述任一技术方案中优选的是，所述动力系统为可扩展结构，根据工况动力需求增加部件链接。

在上述任一技术方案中优选的是，所述动力系统根据整车功率要求，布置为单轴或多轴结构。

与现有技术相比，本发明的上述技术方案具有如下有益效果：

适用于地铁作业工程车辆动力系统布局方法及布局结构，系统中各部件合理布局，集成度、模块化较高，可最大化压缩各部件的安装空间，使整套液力驱动装置布局更加紧凑；

维修便利，装置可扩展性较强，统型便利容易形成批量压缩成本；

可根据整车功率需求，布置单轴或多轴使用；

该动力系统实现一个系统在不改变动力布局及动力设备的前提下多种工况之间切换使用需求，高效便捷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为按照本发明的适用于地铁作业工程车辆动力系统布局结构的一优选实施例的动力系统整体布局示意图。

附图标记：1、内燃机，2、第一传动轴，3、液力变矩器，4、液压系统，5、离合器，6、减速箱，7、发电机，8、轴承座，9、第二传动轴，10、第三传动轴，11、轮对。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了克服地铁作业工程车辆动力系统在现有技术中所存在的缺陷，本发明实施例提出一种适用于地铁作业工程车辆动力系统布局方法及布局结构，这是一种地铁工况液力驱动+驱动发电机装置的用于地铁作业工程车辆动力系统布局的方法及相关设备布局结构的技术方案，可以高效便捷的实现系统在不改变动力布局及动力设备的前提下多种工况之间切换使用需求。

本实施例所述的适用于地铁作业工程车辆动力系统的布局方法，以液力驱动与驱动发电机传动系统的集成模块化形式为地铁作业工程车辆动力系统布局，该方法具体包括：

动力系统布局以车架为载体，动力系统的所有部件均固定在车架上；

内燃机通过液力变矩器将动力由车架之上引至车架之下，保证传动轴工作角度；

液力发电装置布局于车架之上（液力发电装置采用发电机），由液力变矩器后端将内燃机动力传递至减速箱，在作业走行时将输出转速调节至发电机需求范围，通过发电机实现发电；

在高速走行工况下，减速箱前的离合器将发电机断开，液力变矩器功率直接到达车辆轮对，实现高速走行功率需求；

作业工况下，离合器闭合，液力变矩器将内燃机动力传递至发电机和车辆轮对，实现低速走行及用电作业需求。

上述的动力系统布局的具体链接方式及工作原理为：内燃机的飞轮端通过万向传动轴与液力变矩器链接，液力变矩器与液压系统链接；液力变矩器通过传动轴、离合器、减速箱将动力传递至发电机，一部分传递至液压系统，一部分由液力变矩器输出端通过传动轴传递至车辆轮对；传动轴与减速箱之间通过离合器实现脱、挂，满足不同工况下发电与高速走行需求；液力变矩器输出法兰通过传动轴将动力传递至前后轮对，实现高、低速走行及作业。

本实施例的适用于地铁作业工程车辆动力系统的布局方法，其液力变矩器的两输出传动轴之间设置轴承座。

本实施例的适用于地铁作业工程车辆动力系统的布局方法，其车架的底座安装减振弹性元件。

本实施例的适用于地铁作业工程车辆动力系统的布局方法，动力系统中液力驱动装置的布局，根据整车功率需求，设计为不同功率段的液力驱动装置，根据需求布置为单轴或多轴驱动。

本实施例的适用于地铁作业工程车辆动力系统的布局方法，动力系统中动力布局形式，根据实际用电需求配置发电机。

本实施例的适用于地铁作业工程车辆动力系统的布局方法，动力系统中液压系统的油泵数量，根据地铁作业工程车辆作业需求，油泵数量可扩展，为不同的工程车辆作业装置提供液压动力源。

本实施例的适用于地铁作业工程车辆动力系统的布局方法，动力系统中的内燃机，根据地铁环保及排放要求，选择配置有使用或不使用尾气后处理系统的内燃机。

本实施例的适用于地铁作业工程车辆动力系统的布局方法，动力系统中的轴承座，为保证最佳传动角度及传动轴长度，根据车辆轮对心盘距调节轴承座位置。

本实施例的地铁作业工程车辆动力系统布局，系统中包括的部件有内燃机、传动轴、液力变矩器、减速箱、离合器、轴承座、悬挂框架等，内燃机安装与车架之上，通过液力变矩器将动力由车架之上引至车架之下，保证传动轴工作角度。该液力驱动装置的集成度、模块化较高，维修便利，统型便利容易形成批量压缩成本。另外可根据整车功率需求，可布置单轴或多轴驱动。液力发电装置布局于车架之上，由液力变矩器后端将内燃机动力传递至减速箱，在作业走行时将输出转速调节至发电机需求范围，通过发电机实现发电。该动力布局形式可根据实际用电需求配置发电机，满足作业用电及走行需求。在高速走行工况，减速箱前离合器将发电机断开，液力变矩器功率直接到达轮对，从而实现高速走行功率需求。

本实施例的地铁作业工程车辆动力系统布局是以车架为载体，底座安装有减振等弹性元件，框架及弹性元件经过静强度分析，刚度分析，动态性能试验，强度试验等相关试验的验证，从而保证液力驱动装置整体在地铁等作业现场的安全性。内燃机的飞轮端通过万向传动轴与液力变矩器链接。液力变矩器通过传动轴、离合器、减速箱传递至发电机，一部分传递至液压系统，一部分由液力变矩器输出端通过传动轴传递至轮对。鉴于轨道工程车辆心盘距较远，故在液力变矩器两输出传动轴之间可设置轴承座，缩短传动轴长度，保证传动轴使用寿命。上述装置都集成安装于车架框架上。

采用本实施例所述的布局方法，可压缩各部件的安装空间，使整套液力驱动装置布局更加灵活多变。高速走行工况下该传动布局形式可通过离合器将液力变矩器与减速箱脱开，实现全功率高速走行；作业工况下离合器闭合，实现低速走行及用电作业需求。同时解决了增加内燃机尾气排放问题。另外，该装置的集成化和模块化设计及布局理念能够使地铁工程车辆的动力传动系统设计更加便捷，例如可设计不同功率段的液力驱动装置，根据需要在车体下方使用单轴或多轴驱动，无需再进行繁琐的选型及重复设计，从而达到了一次设计批量套用的模板化理念。此外，该实施例的技术方案的可扩展性较强，例如：可扩展液压系统上的油泵数量为不同的工程车辆作业装置提供液压动力源；还可根据内燃机的排放要求选择使用或不使用尾气后处理系统解决地铁环保及排放要求；还可根据车辆轮对心盘距调节轴承座位置，保证最佳传动角度及传动轴长度。

本实施例根据如上所述的布局方法的适用于地铁作业工程车辆动力系统的布局结构，采用的是集成模块化布局结构，如图1所示，动力系统包括内燃机1、第一传动轴2、液力变矩器3、液压系统4、离合器5、减速箱6、发电机7、轴承座8、第二传动轴9、第三传动轴10等部件，内燃机1、第一传动轴2、液力变矩器3、液压系统4、离合器5、减速箱6、发电机7、轴承座8、第二传动轴9、第三传动轴10均固定于车架上。

本实施例的适用于地铁作业工程车辆动力系统的布局结构，其内燃机1设置有减振支座。

本实施例的适用于地铁作业工程车辆动力系统的布局结构，其内燃机1的飞轮端通过第一传动轴2与液力变矩器3链接，所述液力变矩器3与液压系统4链接。

本实施例的适用于地铁作业工程车辆动力系统的布局结构，其液压系统4的散热马达油泵及空压机泵根据地铁作业工程车辆作业需求选配。

本实施例的适用于地铁作业工程车辆动力系统的布局结构，其液力变矩器3通过第一传动轴2和第二传动轴9、第三传动轴10分别与发电机7、前后轮对11链接。

本实施例的适用于地铁作业工程车辆动力系统的布局结构，其离合器5通过第一传动轴2与减速箱6链接，第一传动轴2与减速箱6之间通过离合器5实现脱、挂。

本实施例的适用于地铁作业工程车辆动力系统的布局结构，其液力变矩器3通过第二传动轴9、第三传动轴10链接前后轮对11，液力变矩器3输出法兰通过第二传动轴9、第三传动轴10将动力传递至前后轮对11。

本实施例的适用于地铁作业工程车辆动力系统的布局结构，其第二传动轴9、第三传动轴10设置有轴承座8，缩短液力变矩器3两输出传动轴长度。

本实施例的适用于地铁作业工程车辆动力系统的布局结构，其第一传动轴2为万向传动轴。

本实施例的适用于地铁作业工程车辆动力系统的布局结构，其动力系统中的轴承座8根据实际心盘距离及传动轴长度而设置。

本实施例的适用于地铁作业工程车辆动力系统的布局结构，其动力系统为可扩展结构，根据工况动力需求增加部件链接。

本实施例的适用于地铁作业工程车辆动力系统的布局结构，其动力系统根据整车功率要求，布置为单轴或多轴结构。

图1所示的本实施例的地铁作业工程车辆动力系统结构布局，布局的所有部件均固定在车架上。内燃机1框架设置减振支座，所有框架及减振支座均经过静动态试验及仿真分析用以确保安全。内燃机1的飞轮端通过第一传动轴2与液力变矩器3链接，液力变矩器3与集成液压系统4（散热马达油泵及可选配的空压机泵）链接。液力变矩器3将动力通过第一传动轴7分别传递至发电机7、前后轮对11，第一传动轴2与减速箱6之间通过离合器5实现脱、挂，满足不同工况下发电与高速走行需求；液力变矩器3输出法兰通过第二传动轴9、第三传动轴10将动力传递至前后轮对11，实现高、低速走行及作业。轴承座8可根据实际心盘距离及传动轴长度来设置，保证传动轴更长使用寿命。

在高速走行工况下，离合器5将减速箱6与动力脱开，液力变矩器3将内燃机1动力通过输出端连接第二传动轴9、第三传动轴10传递至前后轮对11，达到全功率输出，高速走行。

在作业工况下，离合器5闭合将减速箱6与内燃机1链接，液力变矩器3将内燃机1动力通过第一传动轴2分别传递至发电机7、轮对11。减速箱6将液力变矩器3高转速调节至1500rpm，实现低速走行工况下的用电作业需求同时通过电驱动液压系统满足低速作业需求。

本实施例技术方案的关键保护点在于地铁作业工程车辆动力系统的整车联合布局方式及方法；液力传动装置重在保护各部件的布及集成化方式、方法、集成化布局理念以及离合器脱、闭工况转换的布局理念及集成化方式。

以上所述仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非是对本发明的范围进行限定；以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围；在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的任何修改、等同替换、改进等，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种适用于地铁作业工程车辆动力系统的布局方法，以液力驱动与驱动发电机传动系统的集成模块化形式为地铁作业工程车辆动力系统布局，其特征在于，该方法具体包括：

动力系统布局以车架为载体，动力系统的所有部件均固定在车架上；

内燃机通过液力变矩器将动力由车架之上引至车架之下，保证传动轴工作角度；

液力发电装置布局于车架之上，由液力变矩器后端将内燃机动力传递至减速箱，在作业走行时将输出转速调节至液力发电装置需求范围，通过液力发电装置实现发电；

在高速走行工况下，减速箱前的离合器将液力发电装置断开，液力变矩器功率直接到达车辆轮对，实现高速走行功率需求；

作业工况下，离合器闭合，液力变矩器将内燃机动力传递至液力发电装置和车辆轮对，实现低速走行及用电作业需求。

2.如权利要求1所述的适用于地铁作业工程车辆动力系统的布局方法，其特征在于，所述动力系统布局的具体链接方式为：内燃机的飞轮端通过万向传动轴与液力变矩器链接，液力变矩器与液压系统链接；液力变矩器通过传动轴、离合器、减速箱将动力传递至液力发电装置，一部分传递至液压系统，一部分由液力变矩器输出端通过传动轴传递至车辆轮对，满足不同工况下发电与高速走行需求，以及实现高、低速走行及作业。

3.如权利要求1或2所述的适用于地铁作业工程车辆动力系统的布局方法，其特征在于，所述液力变矩器的两输出传动轴之间设置轴承座。

4.如权利要求3所述的适用于地铁作业工程车辆动力系统的布局方法，其特征在于，所述车架的底座安装减振弹性元件。

5.如权利要求4所述的适用于地铁作业工程车辆动力系统的布局方法，其特征在于，所述动力系统中液力驱动装置的布局，根据整车功率需求，设计为不同功率段的液力驱动装置，根据需求布置为单轴或多轴驱动。

6.如权利要求5所述的适用于地铁作业工程车辆动力系统的布局方法，其特征在于，所述液力发电装置采用发电机；动力系统中动力布局形式，根据实际用电需求配置发电机。

7.如权利要求6所述的适用于地铁作业工程车辆动力系统的布局方法，其特征在于，所述动力系统中液压系统的油泵数量，根据地铁作业工程车辆作业需求，油泵数量可扩展，为不同的工程车辆作业装置提供液压动力源。

8.如权利要求7所述的适用于地铁作业工程车辆动力系统的布局方法，其特征在于，所述动力系统中的内燃机，根据地铁环保及排放要求，选择配置有使用或不使用尾气后处理系统的内燃机。

9.如权利要求8所述的适用于地铁作业工程车辆动力系统的布局方法，其特征在于，所述动力系统中的轴承座，为保证最佳传动角度及传动轴长度，根据车辆轮对心盘距调节轴承座位置。

10.根据如权利要求1至9中任一项所述的布局方法的适用于地铁作业工程车辆动力系统的布局结构，采用集成模块化布局结构，其特征在于，所述动力系统包括内燃机、第一传动轴、液力变矩器、液压系统、离合器、减速箱、发电机、轴承座、第二传动轴、第三传动轴，所述内燃机、第一传动轴、液力变矩器、液压系统、离合器、减速箱、发电机、轴承座、第二传动轴、第三传动轴固定于车架上。

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