CN202847694U - 一种大功率交流传动机车及其驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种应用于大功率交流传动机车的驱动装置，包括：牵引电机、齿轮箱、以及容置于所述齿轮箱内的齿轮传动系统，该齿轮传动系统具体为双级齿轮传动，包括：固装于牵引电机的电枢轴上的主动齿轮、用于固装于轮对车轴上的从动大齿轮，以及设置在主动齿轮和从动大齿轮之间的齿轮轴，其中，主动齿轮与齿轮轴上的中间大齿轮啮合，从动大齿轮与齿轮轴上的小齿轮啮合。较之于现有技术中的单级齿轮传动的驱动装置，本方案采用双级齿轮传动系统实现了主动齿轮至从动大齿轮的大传动比，传动比可达10以上，从而满足了采用高转速交流电机的低速重载交流传动机车的性能要求。在此基础上，本实用新型还提供一种应用上述驱动装置的大功率交流传动机车。

Description

一种大功率交流传动机车及其驱动装置

技术领域

本实用新型涉及轨道机车技术领域，特别涉及一种大功率交流传动机车及其驱动装置。

背景技术

目前，国内所有的牵引机车驱动装置均采用单级齿轮传动，传统上主动齿轮与电机轴的配合采用外套式。

近年来，随着大功率机车的快速发展，高转速交流电机的采用，齿轮传动比达7左右。如图1、图2所示，典型的货运交流传动机车驱动装置由牵引电机0112、主动齿轮017、大齿轮圈018、大齿轮芯019、抱轴箱013和齿轮箱0110组成，主动齿轮017与电机轴015的连接采用过盈内锥配合，大齿轮芯019直接过盈到车轴0111上，大齿轮圈018通过螺栓与大齿轮芯019连接，牵引电机0112与车轴0111端的连接通过抱轴箱013，抱轴箱013与车轴通过两个抱轴承011和016连接，牵引电机0112、抱轴箱013、齿轮箱通过螺栓连接为一整体与传动齿轮和车轴一起实现滚动抱轴传动。该抱轴驱动结构，由于电机转速较高，需采用较大的齿轮比，但由于转向架限界的限制，主动齿轮与电机轴的配合需采用内锥式，这带来了电机制造及使用可靠性的降低，同时，再增加传动比(如低速重载货运机车、大功率交流传动调车机车等)则结构上无法满足。

有鉴于此，亟待针对现有大功率传动机车的驱动装置的结构优化设计，以解决低速大功率交流传动机车，由于采用高转速交流电机而需要大传动比的问题。

实用新型内容

针对上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种应用于大功率交流传动机车的驱动装置，以解决低速大功率交流传动机车，由于采用高转速交流电机而需要的大传动比问题。在此基础上，本实用新型还提供一种应用上述驱动装置的大功率交流传动机车。

本实用新型提供的一种应用于大功率交流传动机车的驱动装置，包括：牵引电机、齿轮箱、以及容置于所述齿轮箱内的齿轮传动系统，其特征在于，所述齿轮传动系统具体为双级齿轮传动系统，包括：由所述牵引电机驱动的主动齿轮、用于固装于轮对车轴上的从动大齿轮，以及设置所述主动齿轮和所述从动大齿轮之间的齿轮轴，其中，所述主动齿轮与所述齿轮轴上的中间大齿轮啮合，所述从动大齿轮与所述齿轮轴上的小齿轮啮合。

优选地，垂直于所述轮对车轴的轴线的投影面内，所述主动齿轮、所述从动大齿轮和所述齿轮轴成三角形分布。

优选地，所述主动齿轮直接固装于所述牵引电机的电枢轴上。

优选地，还包括抱轴箱，所述抱轴箱通过抱轴承环抱于所述轮对车轴上。

优选地，所述抱轴箱具体为单侧抱轴箱。

优选地，所述牵引电机的传动端与所述齿轮箱固定连接，所述牵引电机的非传动端与所述抱轴箱固定连接。

优选地，所述齿轮箱具体为承载式分箱结构，包括下箱和上箱，两者的分箱面位于所述从动大齿轮和所述齿轮轴的中心线所在的平面内。

优选地，所述从动大齿轮具体包括齿轮毂，和固装于所述齿轮毂上的从动大齿圈；所述中间大齿轮具体为固装于所述齿轮轴上的中间大齿圈。

优选地，所述抱轴承为整体驱动系统的定位轴承，与所述牵引电机的非传动端轴承、传动端轴承和所述齿轮箱的传动轴承组成了整体驱动系统的旋转和支撑系统。

优选地，所述牵引电机上还设置有电机吊座，用于与转向架构架的弹性连接。

本实用新型还提供一种大功率交流传动机车，包括车体、转向架，和连接于所述转向架上的驱动装置，其特征在于，所述驱动装置具体为上述的驱动装置。

本实用新型提供的一种应用于大功率交流传动机车的驱动装置，包括：牵引电机、齿轮箱、以及容置于所述齿轮箱内的齿轮传动系统，该齿轮传动系统具体为双级齿轮传动，包括：固装于牵引电机的电枢轴上的主动齿轮、用于固装于轮对车轴上的从动大齿轮，以及设置在主动齿轮和从动大齿轮之间的齿轮轴，其中，主动齿轮与齿轮轴上的中间大齿轮啮合，从动大齿轮与齿轮轴上的小齿轮啮合。

在电动机车上，牵引电机的电枢轴的旋转力矩通过固装于其上的主动齿轮传递至中间大齿轮上，从而驱动齿轮轴旋转，再由齿轮轴上的小齿轮驱动压配在车轴上的从动大齿轮，最后成为车轮和车轨之间的驱动力和制动力。

因此，较之于现有技术中的单级齿轮传动的驱动装置，本方案采用双级齿轮传动系统实现了主动齿轮至从动大齿轮的大传动比，传动比可达10以上，从而满足了采用高转速交流电机的低速重载交流传动机车的性能要求。

本实用新型的一优选方案中，垂直于轮对车轴的轴线的投影面内，主动齿轮、从动大齿轮和齿轮轴成三角形分布，通过这种设计结构新颖、合理紧凑，在满足大传动比的基础上，进一步的齿轮箱在驱动装置中所占的空间，从而即可适用两轴转向架，也可适用于三轴转向架，可广泛应用于大功率交流传动货运机车或调车机车。

本实用新型的又一优选方案中，还包括抱轴箱，该抱轴箱通过抱轴承环抱于轮对车轴上，且该抱轴箱具体为单侧抱轴箱。相对于传统的机车抱轴悬挂驱动装置抱轴箱结构，该驱动装置的抱轴箱仅包含一个抱轴承结构，整体结构简单，质量仅为传统抱轴箱结构的三分之一左右，对簧下重量贡献较小。

本实用新型的又一优选方案中，从动大齿轮具体包括齿轮毂，和固装于齿轮毂上的从动大齿圈；所述中间大齿轮具体为固装于齿轮轴上的中间齿圈。这种结构简单实用，降低了齿轮的制造难度，为今后运用检修维护提供了极大的便利。

附图说明

图1示出了典型的抱轴悬挂单级齿轮驱动装置；

图2示出了图1的侧视图；

图3示出了具体实施例中驱动装置的主视示意图；

图4示出了图3中所示驱动装置的A-A剖视图；

图5示出了图3中所示驱动装置的B-B剖视图；

图6示出了图3中所示驱动装置的C-C剖视图。

图3至6中：

1牵引电机、11电枢轴、112传动端轴承、113非传动端轴承、12机壳、121电机吊耳、2齿轮箱、21下箱、22上箱、31主动齿轮、32从动大齿轮、321齿轮毂、3211圆柱滚子轴承、3211储油孔、322从动大齿圈、33齿轮轴、331中间大齿圈、332小齿轮、333周向凸缘、334齿轮轴支承轴承、4轮对车轴、5抱轴箱、51抱轴承。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种驱动装置，以解决低速大功率交流传动机车，由于采用高转速交流电机而需要的大传动比问题。在此基础上，本实用新型还提供一种应用该驱动装置的大功率交流传动机车。

不失一般性，下面结合说明书附图具体说明应用于大功率交流传动机车的驱动装置的具体实施方式。

请参见图3、图4、图5和图6，其中，图3示出了具体实施例中驱动装置的主视示意图，图4示出了图3中所示驱动装置的A-A剖视图，图5示出了图3中所示驱动装置的B-B剖视图，图6示出了图3中所示驱动装置的C-C剖视图。

如图3、图4、图5和图6所示，本实用新型提供的一种应用于大功率交流传动机车的驱动装置，包括：牵引电机1、齿轮箱2、以及容置于所述齿轮箱2内的齿轮传动系统，该齿轮传动系统具体为双级齿轮传动，包括：由牵引电机1驱动的主动齿轮3 1、用于固装于轮对车轴4上的从动大齿轮32，以及设置在主动齿轮31和从动大齿轮32之间的齿轮轴33，其中，主动齿轮31与齿轮轴33上的中间大齿轮啮合，从动大齿轮32与齿轮轴33上的小齿轮332啮合。

在电动机车上，牵引电机1的电枢轴11的旋转力矩通过固装于其上的主动齿轮3 1传递至中间大齿轮上，带动齿轮轴33旋转，再由齿轮轴33上的小齿轮332驱动压配在轮对车轴4上的从动大齿轮32，最后成为车轮和车轨之间的驱动力和制动力。

因此，较之于现有技术中的单级齿轮传动的驱动装置，本方案采用双级齿轮传动系统实现了主动齿轮至从动大齿轮32的大传动比，传动比可达10以上，从而满足了采用高转速交流电机的低速重载交流传动机车的性能要求。

进一步，鉴于大功率交流传动机车转向架的限界要求，为了扩展上述驱动装置的适用范围，如图1所示，在垂直于轮对车轴4的轴线的投影面面内，本方案中的双级齿轮传动系统的主动齿轮31、从动大齿轮32和齿轮轴33三者呈三角形布置，其中，主动齿轮31通过牵引电机1的电枢轴11安装在齿轮箱2的上箱21内，固装于轮对车轴4上的从动大齿轮32和齿轮轴33均安装在下箱21和上箱22的分箱面所在的平面内，通过这种设计结构新颖、合理紧凑，在满足大传动比的基础上，进一步减小了齿轮箱2在驱动装置中所占的空间，从而即可适用两轴转向架，也可适用于三轴转向架，可广泛应用于大功率交流传动货运机车或调车机车。

如图4所示，本方案中的牵引电机1的电枢轴11通过传动端轴承112和非传动端轴承113支撑在牵引电机1的机壳12上，牵引电机1的电枢轴11无需联轴器直接插装于齿轮箱2的安装孔内。双级齿轮传动系统中主动齿轮31套装于该电枢轴11上，齿轮箱2的上箱21作为传动端轴承112的端盖，牵引电机1的传动端和齿轮箱2通过螺栓刚性连接，再通过齿轮箱2环抱于轮对车轴4的齿轮毂321上的圆柱滚子轴承3211上。这种结构设计将齿轮箱2、主动齿轮31和牵引电机1的各相关零部件有机镶嵌组合，结构紧凑合理、技术先进。

需要说明的是，在满足功能需求及装配时组件间不发生位置干涉的前提下，本方案中主动齿轮31和电枢轴11也可以采用压装和键连接的安装方式。此外，牵引电机1的电枢轴11与主动齿轮31未采用联轴器而直接连接，简化了齿轮传动系统的结构。可以理解，本方案中电枢轴11和主动齿轮31的连接方式也可以采用异于本方案中的方式，例如，主动齿轮固装于一中间轴上，再通过刚性或柔性联轴器连接，以传递牵引电机的旋转力矩。

另外，如图5所示，本方案中的双级齿轮传动系统中的齿轮轴33通过圆柱滚子轴承支撑在齿轮箱1上，齿轮轴33上小齿轮332与从动大齿轮32啮合，其上未加工轮齿端，形成周向凸缘333。中间大齿圈33 1通过均布螺栓固定连接在该凸缘333上形成与主动齿轮31啮合的中间大齿轮。此外，从动大齿轮32包括齿轮毂321和通过均布螺栓固定连接于其上的从动大齿圈322。这种结构简单实用，降低了齿轮的制造难度，为今后运用检修维护提供了极大的便利。当然，从动大齿轮32的从动大齿圈322和中间大齿轮上的中间大齿圈331，也可通过焊接等其他方式分别固定于齿轮毂321和齿轮轴33上。

当然，在满足加工工艺及强度要求的基础上，本方案中中间大齿轮和齿轮轴33可整体加工而成，或者是将中间大齿轮通过焊接或键连接方式安装在齿轮轴上。同理，齿轮轴33和小齿轮332也可以分体加工而成，再通过焊接、螺纹连接或键连接方式安装固定。另外，由于本方案中齿轮轴33主要承受径向载荷，因此采用圆柱滚子轴承作为其支撑轴承，当然，在满足承载能力要求及装配工艺要求的基础上，也可以采用其他类型的支撑方式。

如前所述，本方案中的牵引电机1的传动端通过螺栓与齿轮箱刚性连接，再通过齿轮毂321上的圆柱滚子轴承3211环抱在轮对车轴4上。为了保证在机车运行过程中牵引电机的可靠固定，本方案还设置有抱轴箱5，该抱轴箱5通过抱轴承51环抱于轮对车轴4上与齿轮箱2相对的一端，牵引电机1的非传动端通过螺栓与该抱轴箱5固定连接。相对于传统的机车抱轴悬挂驱动装置抱轴箱结构，该驱动装置采用仅包含一个抱轴承51的单侧抱轴箱结构，整体结构简单，质量仅为传统抱轴箱结构的三分之一左右，对簧下重量贡献较小，从而满足了现代机车对轻型化的要求。

需要说明的是，在满足加工工艺要求及在装配过程中组件间不发生位置干涉的前提下，本方案中抱轴箱和牵引电机可整体设计，即通过抱轴承51、端盖及密封装置等使牵引电机直接环抱于车轴上。此外，本方案中的抱轴承5 1具体采用了深沟球轴承，车辆运行过程中其承受径向力同时能承受一定轴向力。

本方案中抱轴承为整体驱动系统的定位轴承，与牵引电机的非传动端轴承、传动端轴承和齿轮箱的传动轴承组成了整体驱动系统的旋转和支撑系统。这种设计结构紧凑，布局合理，从而满足了转向架构架的限界要求。

此外，本方案在牵引电机1的机壳12上设有电机吊耳121，牵引电机1通过电机吊耳121与转向架构架弹性连接，通过弹性连接实现了两者间的运动关系。

进一步，如图3所示，本方案中齿轮箱2为承载式齿轮箱，分为下箱21和上箱22，通过螺栓连接分箱面，两者的分箱面设置在从动大齿轮32和齿轮轴33的中心线所在的平面内。这种结构便于齿轮箱的拆装，可以理解，在满足工艺及强度要求的基础上，本方案中齿轮箱的分箱面也可以设置在主动齿轮31和齿轮轴33的中心线所在的平面内，或是主动齿轮31和从动大齿轮32的中心线所在的平面内。当然，在满足功能需要和加工工艺要求的基础上，还可以采用异于本方案中所述的其他方式。

众所周知，密封与润滑结构是驱动装置非常重要的一部分，它直接影响乃至决定整个驱动装置的使用性能。本方案中齿轮传动系统采用了油浴飞溅润滑结构。由图3可知，齿轮毂321上的轴承直接通过润滑油飞溅及滑落来进行润滑的，从动大齿轮32的齿轮毂321上开设有与轮对车轴4中心线成一定角度的储油孔3211，以防止驱动装置再次启动初始阶段轴承无油干磨旋转。齿轮轴33两端的支撑轴承的润滑也是润滑油的飞溅和滑落来润滑的。抱轴箱5内的抱轴承51和牵引电机的电枢轴11上的非传动端轴承113均采用润滑脂润滑。可以理解，在满足润滑功能需要及装配工艺要求的基础上，驱动装置中齿轮箱、牵引电机和抱轴箱5内轴承的润滑可采用异于本方案的其他润滑方式。

进一步，如图4所示，本方案中齿轮箱2与轮对车轴4采用了动密封和静密封结合的密封结构。根据驱动装置的结构特点，通过密封环之间以及密封环与齿轮毂321之间形成迷宫式动密封，减弱了润滑油的外泄能力，直至完全密封。抱轴箱5的密封结构亦采用与齿轮箱同样的密封方式。在牵引电机传动端电枢轴11外设有一迷宫密封环形成动密封。这种驱动装置的密封与润滑，确保了驱动装置的良好润滑而不发生泄漏。

除前所述的驱动装置外，本实用新型还提供一种大功率交流传动机车，包括车体、转向架，和连接于所述转向架上的驱动装置，所述驱动装置具体为上述的驱动装置。可以理解，构成该大功率交流传动机车的基本功能部件及工作原理与现有技术基本相同，本领域的技术人员基于现有技术完全可以实现，故本文不再赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (11)

1.一种应用于大功率交流传动机车的驱动装置，包括：牵引电机、齿轮箱、以及容置于所述齿轮箱内的齿轮传动系统，其特征在于，所述齿轮传动系统具体为双级齿轮传动系统，包括：由所述牵引电机驱动的主动齿轮、用于固装于轮对车轴上的从动大齿轮，以及设置所述主动齿轮和所述从动大齿轮之间的齿轮轴，其中，所述主动齿轮与所述齿轮轴上的中间大齿轮啮合，所述从动大齿轮与所述齿轮轴上的小齿轮啮合。

2.根据权利要求1所述的一种应用于大功率交流传动机车的驱动装置，其特征在于，垂直于所述轮对车轴的轴线的投影面内，所述主动齿轮、所述从动大齿轮和所述齿轮轴成三角形分布。

3.根据权利要求2所述的一种应用于大功率交流传动机车的驱动装置，其特征在于，所述主动齿轮直接固装于所述牵引电机的电枢轴上。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种应用于大功率交流传动机车的驱动装置，其特征在于，还包括抱轴箱，所述抱轴箱通过抱轴承环抱于所述轮对车轴上。

5.根据权利要求4所述的一种应用于大功率交流传动机车的驱动装置，其特征在于，所述抱轴箱具体为单侧抱轴箱。

6.根据权利要求5所述的一种应用于大功率交流传动机车的驱动装置，其特征在于，所述牵引电机的传动端与所述齿轮箱固定连接，所述牵引电机的非传动端与所述抱轴箱固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种应用于大功率交流传动机车的驱动装置，其特征在于，所述齿轮箱具体为承载式分箱结构，包括下箱和上箱，两者的分箱面位于所述从动大齿轮和所述齿轮轴的中心线所在的平面内。

8.根据权利要求7所述的一种应用于大功率交流传动机车的驱动装置，其特征在于，所述从动大齿轮具体包括齿轮毂，和固装于所述齿轮毂上的从动大齿圈；所述中间大齿轮具体为固装于所述齿轮轴上的中间大齿圈。

9.根据权利要求8所述的大功率交流传动机车的驱动装置，其特征在于，所述抱轴承为整体驱动系统的定位轴承，与所述牵引电机的非传动端轴承、传动端轴承和所述齿轮箱的传动轴承组成了整体驱动系统的旋转和支撑系统。

10.根据权利要求9所述的一种应用于大功率交流传动机车的驱动装置，其特征在于，所述牵引电机上还设置有电机吊座，用于与转向架构架的弹性连接。

11.一种大功率交流传动机车，包括车体、转向架，和连接于所述转向架上的驱动装置，其特征在于，所述驱动装置具体为如权利要求1至10中任一项所述的驱动装置。

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