CN111976749A - 一种机车转向架驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机车转向架驱动装置，包括一根车轴，所述车轴上过盈安装从动大齿轮，所述车轴的两侧对称安装相同的牵引电机，所述牵引电机的转轴上分别过盈安装主动小齿轮，且所述车轴两侧的牵引电机的主动小齿轮同时与所述从动大齿轮啮合形成传动齿轮副。本发明的驱动扭矩和驱动功率可以显著增大甚至翻倍；且对于指定的单轴牵引功率和牵引力，本发明单个牵引电机的体积和重量都会更小，从而为转向架牵引杆从牵引电机下方穿过提供了巨大的空间便利。此外，本发明的主动小齿轮与从动大齿轮的磨耗匹配性更好。

Description

一种机车转向架驱动装置
技术领域
本发明涉及铁路机车转向架，特别是一种机车转向架驱动装置。
背景技术
目前，机车转向架的驱动装置均是由单电机驱动单轮对，且除了采用永磁直驱技术的驱动装置外，其余机车驱动装置均是通过齿轮副变速来匹配牵引系统的牵引特性。
目前的单电机驱动单轮对的驱动装置技术面临以下困难挑战：
对于高速机车，需追求尽可能大的起动牵引力。起动牵引力由以下公式得出：F=M×i/R
其中：F为起动牵引力；M为牵引电机转矩；i为传动比，即从动齿轮齿数/主动齿轮齿数；R为车轮半径。
一般来说，增大起动牵引力要求采用尽量大的传动比。由于受限于齿轮箱底部限界（齿轮模数给定时限制了从动齿轮的最大齿数）和主动齿轮最小齿数（一般不能小于17），单级传动的最大传动比受限，从而只能增大牵引电机转矩，而牵引电机转矩增大需要通过增大牵引电机外径来实现，牵引电机外径又受主动齿轮与从动齿轮的齿轮中心距限制无法一直增大（齿轮中心距为主动齿轮和从动齿轮的齿数之和乘以模数再除以2）。因此传统驱动装置的牵引电机转矩存在一个天花板，不能无限制增大。
（2）对于高速机车，由于牵引电机传动端轴承极限转速的限制（牵引电机传动端轴承转速为轮对转速乘以传动比），高速机车往往选取较小的传动比。因此高速机车牵引电机的起动牵引力对传动比的要求和高速机车运行速度增大对传动比的要求是完全相反的，是一对矛盾体。高速客运机车的驱动装置若要同时满足大起动牵引力和高速运行要求，技术上极为困难，需要采用创新结构设计。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有单电机驱动单轮对的驱动装置存在的不足，提供一种可以提高最大起动牵引力，同时适应机车高速运行的机车转向架驱动装置。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种机车转向架驱动装置，包括一根车轴，所述车轴上过盈安装从动大齿轮，所述车轴的两侧对称安装相同的牵引电机，所述牵引电机的转轴上分别过盈安装主动小齿轮，且所述车轴两侧的牵引电机的主动小齿轮同时与所述从动大齿轮啮合形成传动齿轮副。
本发明驱动装置采用双牵引电机和双主动小齿轮同时牵引一根车轴上的从动大齿轮设计，使得采用本发明时，单个牵引电机的驱动扭矩和驱动功率都显著减小甚至减半，因此单个牵引电机的体积和重量都会更小，额外的，单个牵引电机外径尺寸减小为转向架牵引杆从牵引电机下方穿过提供了巨大的空间便利。此外，由于本发明驱动装置是双主动小齿轮匹配单个从动大齿轮，相比于传统的单主动小齿轮匹配单从动大齿轮，从动大齿轮与主动小齿轮的磨耗差异将更小（传统的单主动小齿轮匹配单从动大齿轮时，主动小齿轮磨耗速率远大于从动大齿轮），因此本发明的主动小齿轮和从动大齿轮的磨耗匹配性更好。尤为重要的一点是：正是由于本发明驱动装置的双牵引电机和双主动小齿轮设计，对于指定的单轴牵引功率和牵引力，采用本发明驱动结构时，单个牵引电机的驱动扭矩和驱动功率都显著减小甚至减半，因此，支撑牵引电机转轴的传动端轴承的受载也会降低甚至减半，因此牵引电机的传动端轴承可以选择规格更小的轴承（一般的，小规格轴承极限转速更高），以提高传动端轴承和牵引电机的极限转速。本发明正是采用这种双牵引电机驱动同一个轮对的创新设计，使得兼顾机车大起动牵引力和高速运行的要求成为可能。还有额外的好处是牵引电机的极限转速的提高有利于进一步发挥交流传动高效和低损耗的优点。
优选地，所述主动小齿轮和所述从动大齿轮安装在同一齿轮箱中。
优选地，所述牵引电机为两个，所述从动大齿轮为一个，且两个所述牵引电机等高并列安装在所述车轴两侧，两个所述牵引电机的转轴上的主动小齿轮在同一安装高度与所述从动大齿轮啮合，以使从动大齿轮的两侧受到的主动小齿轮的驱动力更为均衡，从动大齿轮的运转更为平稳可靠。
优选地，所述牵引电机共用一套抱轴箱，并在两侧分别采用抱轴承安装于所述车轴上，使本发明驱动装置结构非常紧凑，充分利用了传统驱动装置的抱轴结构和从动大齿轮，最大程度减小了结构复杂度，从而提高了驱动装置的运用可靠性。
优选地，所述主动小齿轮悬臂式安装在所述牵引电机的转轴上。
优选地，所述牵引电机架悬式安装在所述转向架的构架上。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图 1 为本发明驱动装置主视图。
图 2 为本发明驱动装置俯视图。
图 3 为图2中A-A剖视图。
图4 为图 1 中B-B剖视图。
图中：
101、车轮；102、车轴；103、牵引电机；104、牵引电机；105、齿轮箱；106、从动大齿轮；107、主动小齿轮；108、主动小齿轮；109、抱轴承；110、抱轴箱；111、转轴；112、转轴；113、传动端轴承；114、传动端轴承。
具体实施方式
以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
为了便于描述，各部件的相对位置关系，如：上、下、左、右等的描述均是根据说明书附图的布图方向来进行描述的，并不对本专利的结构起限定作用。
如图1～图4所示，本发明机车转向架驱动装置一实施例包括一轮对（含车轮101和车轴102）、牵引电机103、牵引电机104、从动大齿轮106、主动小齿轮107、主动小齿轮108和齿轮箱105。牵引电机103具有转轴111和传动端轴承113，且主动小齿轮107悬臂式安装在转轴111的传动端上。牵引电机104具有转轴112和传动端轴承114，且主动小齿轮108悬臂式安装在转轴112的传动端上。主动小齿轮107、主动小齿轮108和从动大齿轮106安装在同一齿轮箱105中。
所述车轴102上过盈安装从动大齿轮106，牵引电机103和牵引电机104对称安装在所述车轴102的两侧，所述牵引电机103的转轴111上过盈安装主动小齿轮107，所述牵引电机104的转轴112上过盈安装主动小齿轮108，且主动小齿轮107、主动小齿轮108分别位于从动大齿轮106的两侧且同时与从动大齿轮106啮合形成传动齿轮副。
为使本发明驱动扭矩和驱动功率显著增大甚至翻倍，牵引电机103和牵引电机104的规格型号相同，且牵引电机103和牵引电机104等高并列安装在所述车轴102两侧，主动小齿轮107、主动小齿轮108在同一安装高度与所述从动大齿轮106啮合。
牵引电机103和牵引电机104共用一套抱轴箱110，并在两侧分别采用抱轴承109安装于所述车轴102上，不仅使本发明驱动装置结构非常紧凑，而且充分利用了传统驱动装置的抱轴结构和从动大齿轮，最大程度减小了结构复杂度，从而提高了驱动装置的运用可靠性。
本实施例中，本发明驱动装置采用了抱轴式结构，但并不局限于此，本发明同理可应用于架悬式驱动装置，即也可以将牵引电机103、104架悬式安装在转向架的构架上。
以上所述，仅是本申请的较佳实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (6)

1.一种机车转向架驱动装置，包括一根车轴，所述车轴上过盈安装从动大齿轮，其特征在于，所述车轴的两侧对称安装相同的牵引电机，所述牵引电机的转轴上分别过盈安装主动小齿轮，且所述车轴两侧的牵引电机的主动小齿轮同时与所述从动大齿轮啮合形成传动齿轮副。
2.根据权利要求1所述的一种机车转向架驱动装置，其特征在于，所述主动小齿轮和所述从动大齿轮安装在同一齿轮箱中。
3.根据权利要求1所述的一种机车转向架驱动装置，其特征在于，所述牵引电机为两个，所述从动大齿轮为一个，且两个所述牵引电机等高并列安装在所述车轴两侧，两个所述牵引电机的转轴上的主动小齿轮在同一安装高度与所述从动大齿轮啮合。
4.根据权利要求1所述的一种机车转向架驱动装置，其特征在于，所述牵引电机共用一套抱轴箱，并在两侧分别采用抱轴承安装于所述车轴上。
5.根据权利要求1所述的一种机车转向架驱动装置，其特征在于，所述主动小齿轮悬臂式安装在所述牵引电机的转轴上。
6.根据权利要求1所述的一种机车转向架驱动装置，其特征在于，所述牵引电机架悬式安装在所述转向架的构架上。
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