CN203888816U - 一种30吨轴重电力机车二轴转向架 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种30吨轴重电力机车二轴转向架为两轴结构，它主要由两套轮对轴箱组装、两套驱动单元、一个构架、四套一系悬挂装置、一套二系悬挂装置、一套牵引装置、两套电机悬挂装置、两套制动装置、四套踏面清扫装置组成。通过对转向架的改进设计，包括采合理的牵引方式和最佳的悬挂参数配置，让重载机车达到最佳的黏着利用率，具有良好的曲线通过性能，满足可靠性要求，最大程度的发挥机车的功率和牵引能力，优化了其综合性能，实现了运行安全性、平稳性及舒适性指标达到优良，可用于大幅度提高铁路的运能，并建立起大轴重货运电力机车转向架的研究开发平台、以及相关的试验体系和标准体系，填补国内大轴重电力机车的技术空白。

Description

一种30吨轴重电力机车二轴转向架

技术领域

本实用新型涉及铁路电力机车转向架技术领域，特别涉及一种铁路30吨轴重电力机车二轴转向架，适用于铁路重载货运电力机车。 

背景技术

重载运输是世界铁路货运发展的方向，国外30吨左右轴重的重载货运机车已经得到运用，比如在北美、澳大利亚、南非、瑞典、巴西等国家和地区。庞巴迪公司生产的运用在北斯堪的纳维亚矿山铁路专线大功率货运IORE双节电力机车的轴重为25/30吨。EMD、GE等公司也相继研发了29.9吨轴重的GF6C、32吨轴重的AC6000、30吨轴重的SD80MAC及31.3吨轴重的SD90MAC等系列大轴重机车。因此，30吨及以上轴重的货运重载机车代表了世界重载运输的发展方向。 

根据国务院批准的《中长期铁路网规划》，到2020年，全国铁路营业里程达到12万公里以上，主要繁忙干线实现客货分线，铁路货运迎来了飞速发展的时期。我国因为线路少、装备少，加上客货混跑，提倡速、密、重三项并举；重载运输速度、密度已经是世界最高水平，但以和谐型大功率交流传动货运电力机车为代表的重载货运电力机车在机车轴重(最大25吨)和单机牵引重量方面却有很大发展空间。目前国内尚没有25吨以上轴重电力机车及相关的电力机车标准体系，25吨轴重以上的电力机车技术仍是空白。 

目前我国比较典型的重载铁路大秦铁路和朔黄铁路均为煤炭运输专线，主要开行23吨和25吨轴重的重载列车。我国铁路客货分线后，将充分释放货运能力，为大幅提高铁路货运能力，从根本上对国民经济的发展形成强大的支撑作用，提高机车轴重是重载运输中采用的重要途径，是解决我国货运能力不足的重要手段和必然趋势。 

因此，针对上述情况，如何提供一种大轴重的电力机车二轴转向架，成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。 

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种30吨轴重电力机车二轴转向架，通过对转向架结构的改进设计，优化了其综合性能，将其轴重提高到了30吨。 

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案： 

一种30吨轴重电力机车二轴转向架，包括轮对轴箱组装、驱动单元、构架、一系悬挂、二系悬挂、牵引装置、电机悬挂装置、制动装置，所述一系悬挂包括一系弹簧组、一系垂向减振器、拉杆销和三角拉杆；两组所述一系弹簧组对称安装在所述轮对轴箱组装中轴箱体的两侧，且所述一系弹簧组采用双圈钢圆螺旋短弹簧结构；所述一系垂向减振器安装在所述轴箱体中部的外侧；所述三角拉杆的两端均安装有橡胶关节，其一端通过螺栓与所述构架连接，另一端通过所述拉杆销与所述轴箱体连接； 

所述二系悬挂包括端部横向减振器、二系弹簧组及二系垂向减振器；所述构架中部的横梁两侧各设一组所述二系弹簧组，每组所述二系弹簧组均由相同的三根钢圆螺旋高弹簧并排组成；所述构架两侧的侧梁中部外侧各装有一个所述二系垂向减振器；两个所述端部横向减振器呈斜对称分别安装在所述构架的后端梁和前端梁上。 

优选的，所述驱动单元包括大齿轮箱、大齿轮、大齿轮轴承、小齿轮轴承、小齿轮、小齿轮箱、联轴器、电机和抱轴承； 

所述电机的轮对侧通过所述大齿轮轴承和所述抱轴承支撑在所述轮对轴箱组装的车轴上；所述小齿轮的两端通过所述小齿轮轴承支承在所述小齿轮箱上；所述小齿轮箱同时作为所述电机的输出端端盖，所述电机的轴输出端无需轴承，通过柔性的所述联轴器与所述小齿轮联接，并支承在所述小齿轮箱上，这种结构使所述电机和所述小齿轮箱形成一个整体；所述大齿轮箱通过所述大齿轮轴承安装在所述大齿轮上，所述大齿轮则压装在所述车轴上。 

优选的，所述构架采用由后端梁、侧梁、横梁和前端梁组成的“日”字形结构，所述侧梁的中间下凹，各梁均为高强度低合金钢板焊接成的箱形梁，且所述构架上设置有用于安装所述转向架各部件的安装支座。 

优选的，所述牵引装置采用中央推挽式低位斜牵引杆双杆结构，包括牵引橡胶关节、平牵引杆、牵引销、吊杆、斜牵引杆和牵引法兰；所述平牵引杆水平通过所述电机下方，一端通过所述牵引橡胶关节安装在所述构架的横梁下部的牵引座上，另一端由两根所述吊杆吊挂于所述构架的前端梁上；所述斜牵引杆一端通过所述牵引销与所述平牵引杆联接，另一端通过所述牵引橡胶关节安装在所述牵引法兰上，所述牵引法兰则安装车体的底架牵引梁上。 

优选的，所述轮对轴箱组装包括速度传感器、轴箱体、轴箱轴承、车轮、车轴和接地装置；在每根所述车轴上压装有两个所述车轮；所述轮对采用整体辗钢车轮和锻造车轴；每根所述车轴两端的轴颈上还压有所述轴箱轴承；所述轴箱体用于保护所述轴箱轴承并与所述构架连接；每个所述轮对轴箱组装的一端装有所述接地装置，另一端装有所述速度传感器。 

优选的，所述制动装置采用单侧轮盘制动结构，包括制动盘、带蓄能制动单元和不带蓄能制动单元；所述带蓄能制动单元和所述不带蓄能制动单元吊挂在所述构架上，所述制动盘安装在所述车轮的幅板两侧。 

优选的，所述电机悬挂装置包括电机吊杆和安全托；所述电机的构架侧通过所述电机吊杆吊挂在所述构架横梁的安装座上，且所述安装座上还装有所述用于防止电机掉落的安全托。 

优选的，所述转向架还包括踏面清扫装置，由四个安装在所述构架上分别与所述车轮踏面相对位置的踏面清扫器组成。 

从上述的技术方案可以看出，本实用新型提供的轴重提高到30吨的电力机车二轴转向架：悬挂系统采用一系硬(较短的双圈钢圆螺旋弹簧)二系软(较高的钢圆螺旋弹簧，也称高挠簧)的结构型式，与目前国内既有的25吨轴重产品相比，一系钢弹簧增加了内圈，在不增加垂向尺寸的前提下保证了弹簧的承载能力；转向架的两个轮对通过三角拉杆定位在构架上，三角拉杆参与了横向刚度的分配，使得轮对的横向刚度由不可调(完全由一系弹簧确 定，从属于其垂向刚度)变为可调整(由一系弹簧横向刚度和可调的三角拉杆橡胶关节组合刚度共同确定)，有利于优化机车的横向动力学性能。这是三角拉杆在国内干线机车上的首次应用。通过对转向架结构的改进设计，优化了其综合性能，将其轴重提高到了30吨。采用本实用新型的30吨轴重电力机车二轴转向架的电力机车可大幅度提高铁路的运能；通过本实用新型，可建立起大轴重货运电力机车转向架的研究开发平台、以及相关的试验体系和标准体系，填补国内大轴重电力机车空白。 

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例提供的30吨轴重电力机车二轴转向架的主视图； 

图2为本实用新型实施例提供的30吨轴重电力机车二轴转向架的俯视图； 

图3为本实用新型实施例提供的轮对轴箱组装的结构示意图； 

图4为本实用新型实施例提供的驱动单元的外部结构图； 

图5为本实用新型实施例提供的驱动单元的内部剖视图； 

图6为本实用新型实施例提供的构架的结构示意图； 

图7为本实用新型实施例提供的构架其横梁的剖视图； 

图8为本实用新型实施例提供的一系悬挂装置的主视图； 

图9为本实用新型实施例提供的一系悬挂装置的侧视图； 

图10为本实用新型实施例提供的二系悬挂装置的主视图； 

图11为本实用新型实施例提供的二系悬挂装置的结构示意图； 

图12为本实用新型实施例提供的牵引装置的结构示意图； 

图13为本实用新型实施例提供的悬挂装置的结构示意图； 

图14为本实用新型实施例提供的制动装置的主视图； 

图15为本实用新型实施例提供的制动装置的俯视图； 

图16为本实用新型实施例提供的踏面清扫装置的主视图； 

图17为本实用新型实施例提供的踏面清扫装置的俯视图。 

其中，1为轮对轴箱组装，2为驱动单元，3为构架，4为一系悬挂装置，5为二系悬挂装置，6为牵引装置，7为电机悬挂装置，8为踏面清扫装置，9为制动装置； 

11为速度传感器，12为轴箱体，13为轴箱轴承，14为车轮，15为车轴，16为接地装置； 

21为大齿轮箱，22为大齿轮，23为大齿轮轴承，24为小齿轮轴承，25为小齿轮，26为小齿轮箱，27为联轴器，28为电机，29为抱轴承； 

31为后端梁，32为侧梁，33为横梁，34为前端梁； 

41为一系弹簧组，42为一系垂向减振器，43为拉杆销，44为三角拉杆； 

51为端部横向减振器，52为二系弹簧组，53为二系垂向减振器； 

61为牵引橡胶关节，62为平牵引杆，63为牵引销，64为吊杆，65为斜牵引杆，66为牵引法兰，100为车体； 

71为电机吊杆，72为安全托； 

81为制动盘，82为带蓄能制动单元，83为不带蓄能制动单元； 

91为踏面清扫器。 

具体实施方式

本实用新型公开了一种30吨轴重电力机车二轴转向架，通过对转向架结构的改进设计，优化了其综合性能，将其轴重提高到了30吨。 

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。 

本实用新型实施例提供的30吨轴重电力机车二轴转向架，包括轮对轴箱组装1、驱动单元2、构架3、一系悬挂4、二系悬挂5、牵引装置6、电机悬挂装置7、制动装置8，其核心改进点在于，一系悬挂4包括一系弹簧组41、一系垂向减振器42、拉杆销43和三角拉杆44；两组一系弹簧组41对称安装在轮对轴箱组装1中轴箱体12的两侧，且一系弹簧组41采用双圈钢圆螺旋短弹簧结构；一系垂向减振器42安装在轴箱体12中部的外侧；三角拉杆44的两端均安装有橡胶关节，其一端通过螺栓与构架3连接，另一端通过拉杆销43与轴箱体12连接，其结构可以参照图8和图9所示；三角拉杆44和一系弹簧组41一起实现轴箱定位，一系弹簧组41主要提供垂向、横向刚度，三角拉杆44主要提供纵向、横向刚度； 

二系悬挂5包括端部横向减振器51、二系弹簧组52及二系垂向减振器53；构架3中部的横梁33两侧各设一组二系弹簧组52，每组二系弹簧组52均由相同的三根钢圆螺旋高弹簧并排组成；构架3两侧的侧梁32中部外侧各装有一个二系垂向减振器53；两个端部横向减振器51呈斜对称分别安装在构架3的后端梁31和前端梁34上，其结构如图11所示。 

从上述的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的轴重提高到30吨的电力机车二轴转向架，悬挂系统采用一系硬(较短的双圈钢圆螺旋弹簧)二系软(较高的钢圆螺旋弹簧，也称高挠簧)的结构型式，与目前国内既有的25吨轴重产品相比，一系钢弹簧增加了内圈，在不增加垂向尺寸的前提下保证了弹簧的承载能力；转向架的两个轮对通过三角拉杆定位在构架上，三角拉杆参与了横向刚度的分配，使得轮对的横向刚度由不可调(完全由一系弹簧确定，从属于其垂向刚度)变为可调整(由一系弹簧横向刚度和可调的三角拉杆橡胶关节组合刚度共同确定)，有利于优化机车的横向动力学性能。这是三角拉杆在国内干线机车上的首次应用。通过对转向架悬挂参数配置的改进设计，优化了其综合性能，实现了大轴重，将其轴重提高到了30吨。 

采用本实用新型的30吨轴重电力机车二轴转向架的电力机车可大幅度提高铁路的运能；通过本实用新型，可建立起大轴重货运电力机车转向架的研究开发平台、以及相关的试验体系和标准体系，填补国内大轴重电力机车空白。 

本实用新型实施例提供的30吨轴重电力机车二轴转向架，适用于30吨轴重的重载线路。通过减少一系悬挂装置4、二系悬挂装置5中的弹簧基本垫片转换为27吨轴重时，又适用于我国既有的普通铁路线。该转向架适用于Bo－Bo或2(Bo－Bo)轴式重载货运电力机车 

为了进一步优化上述的技术方案，驱动单元包括大齿轮箱21、大齿轮22、大齿轮轴承23、小齿轮轴承24、小齿轮25、小齿轮箱26、联轴器27、电机28和抱轴承29，其结构可以参照图4和图5所示； 

电机28的轮对侧通过大齿轮轴承23和抱轴承29支撑在车轴15上；小齿轮25两端通过小齿轮轴承24支承在小齿轮箱26上；小齿轮箱26同时作为电机28的输出端端盖，承受电机转子的重量，电机28的轴输出端无需轴承，通过柔性的联轴器27与小齿轮25联接，并支承在小齿轮箱26上，这种结构使电机28和小齿轮箱26形成一个整体；大齿轮箱21通过圆柱大齿轮轴承23安装在大齿轮22芯上，大齿轮22则压装在车轴15上。通过上述结构实现了两个电机28的对称布置和刚性轴悬，确保了驱动系统的可靠。 

在本实施例中，驱动单元2采用整体式带柔性联轴器的滚动抱轴结构，与悬臂安装在电机轴上的结构相比，本结构使得小齿轮25的受力情况大为好转，齿轮、电机转轴、支撑轴承的故障率大大降低；齿轮箱为承载结构，该齿轮箱采用垂向分箱，分为电机侧和轮对侧，即上述的小齿轮箱26部分和大齿轮箱21部分。 

构架3为主要采用由高强度低合金钢板、锻件等组成的全焊接结构。所有部件基本上使用同一种可焊性好、强度高、耐低温的材料——16MnDR，充分保证了焊接性能。而焊接结构可以实现轻量化，并保证精确与美观的造型。构架3上面装有转向架的各种安装支座，是转向架的主体结构，构架承受车体的质量并传递牵引力与制动力。具体的，构架3采用由后端梁31、侧梁32、 横梁33和前端梁34组成的“日”字形结构，侧梁32的中间下凹(用于降低二系弹簧组52的安装高度，有利于车体100的结构简单化设计及降低走廊面的高度)，各梁均为高强度低合金钢板焊接成的箱形梁，且构架3上设置有用于安装转向架各部件的安装支座，是转向架各部件的安装基础。 

在诸多机车牵引装置结构中，本实施例中的牵引装置6采用中央推挽式低位斜牵引杆双杆结构，该种结构对轴重转移的影响最小，是重载货运机车转向架的首选结构，用于传递机车的牵引力与制动力，包括牵引橡胶关节61、平牵引杆62、牵引销63、吊杆64、斜牵引杆65、牵引法兰66；平牵引杆62水平通过电机28下方，一端通过牵引橡胶关节61安装在构架横梁33下部的牵引座上，另一端由两根吊杆64吊挂于构架前端梁34上；斜牵引杆65一端通过牵引销63与平牵引杆62联接，另一端通过牵引橡胶关节61安装在牵引法兰66上，牵引法兰66则安装车体100的底架牵引梁上。 

轮对轴箱组装1包括速度传感器11、轴箱体12、轴箱轴承13、车轮14、车轴15和接地装置16；在每根车轴15上压装有两个车轮14；轮对采用整体辗钢车轮和锻造车轴；每根车轴15两端的轴颈上还压有轴箱轴承13；轴箱体12用于保护轴箱轴承13并与构架3连接；每个轮对轴箱组装1的一端装有接地装置16，另一端装有速度传感器11。轮对采用压装结构，轮对采用整体辗钢车轮和锻造车轴，轴箱轴承13采用双列圆柱滚子轴承单元或者双列圆锥滚子轴承。(现代机车轮对的通用技术) 

电机悬挂装置7包括电机吊杆71和安全托72；电机28的构架侧通过电机吊杆71吊挂在构架横梁33的安装座上，安装座上还装有安全托72，用于防止因电机吊杆71意外断裂带来电机28掉落轨道的安全事故发生。 

电机28一侧通过滚动轴承刚性支承在轮对车轴上，另一侧通过吊杆弹性吊挂在构架横梁安装座上。 

制动装置8采用单侧轮盘制动结构(制动力大，柔性好，不磨损车轮踏面，延长了车轮的使用寿命)，包括制动盘81、带蓄能制动单元82和不带蓄能制动单元83；带蓄能制动单元82、不带蓄能制动单元83吊挂在构架3上，制动盘81安装在车轮14的幅板两侧。 

本实用新型实施例提供的30吨轴重电力机车二轴转向架，还包括踏面清扫装置9，由四个安装在构架3上分别与车轮14踏面相对位置的踏面清扫器91组成。踏面清扫器91安装在构架3上，每个车轮14旁均装有一套，用于清扫车轮踏面，以保证牵引与制动力的可靠发挥。 

综上所述，本实用新型实施例提供的30吨轴重电力机车二轴转向架为两轴结构，它主要由两套轮对轴箱组装、两套驱动单元、一个构架、四套一系悬挂装置、一套二系悬挂装置、一套牵引装置、两套电机悬挂装置、两套制动装置、四套踏面清扫装置组成。通过对转向架的改进设计，包括采合理的牵引方式和最佳的悬挂参数配置，让重载机车达到最佳的黏着利用率，具有良好的曲线通过性能，满足可靠性要求，最大程度的发挥机车的功率和牵引能力，优化了其综合性能，实现了大轴重，将其轴重提高到了30吨。 

本方案提供了具有运行安全性、平稳性及舒适性指标达到优良的一种铁路30吨轴重电力机车二轴转向架，可用于大幅度提高铁路的运能，并建立起大轴重货运电力机车转向架的研究开发平台、以及相关的试验体系和标准体系，填补国内大轴重电力机车的技术空白。 

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。 

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。 

Claims (8)

1.一种30吨轴重电力机车二轴转向架，包括轮对轴箱组装、驱动单元、构架、一系悬挂、二系悬挂、牵引装置、电机悬挂装置、制动装置，其特征在于，所述一系悬挂包括一系弹簧组、一系垂向减振器、拉杆销和三角拉杆；两组所述一系弹簧组对称安装在所述轮对轴箱组装中轴箱体的两侧，且所述一系弹簧组采用双圈钢圆螺旋短弹簧结构；所述一系垂向减振器安装在所述轴箱体中部的外侧；所述三角拉杆的两端均安装有橡胶关节，其一端通过螺栓与所述构架连接，另一端通过所述拉杆销与所述轴箱体连接； 

所述二系悬挂包括端部横向减振器、二系弹簧组及二系垂向减振器；所述构架中部的横梁两侧各设一组所述二系弹簧组，每组所述二系弹簧组均由相同的三根钢圆螺旋高弹簧并排组成；所述构架两侧的侧梁中部外侧各装有一个所述二系垂向减振器；两个所述端部横向减振器呈斜对称分别安装在所述构架的后端梁和前端梁上。 

2.根据权利要求1所述的30吨轴重电力机车二轴转向架，其特征在于，所述驱动单元包括大齿轮箱、大齿轮、大齿轮轴承、小齿轮轴承、小齿轮、小齿轮箱、联轴器、电机和抱轴承； 

所述电机的轮对侧通过所述大齿轮轴承和所述抱轴承支撑在所述轮对轴箱组装的车轴上；所述小齿轮的两端通过所述小齿轮轴承支承在所述小齿轮箱上；所述小齿轮箱同时作为所述电机的输出端端盖，所述电机的轴输出端无需轴承，通过柔性的所述联轴器与所述小齿轮联接，并支承在所述小齿轮箱上，这种结构使所述电机和所述小齿轮箱形成一个整体；所述大齿轮箱通过所述大齿轮轴承安装在所述大齿轮上，所述大齿轮则压装在所述车轴上。 

3.根据权利要求2所述的30吨轴重电力机车二轴转向架，其特征在于，所述构架采用由后端梁、侧梁、横梁和前端梁组成的“日”字形结构，所述侧梁的中间下凹，各梁均为高强度低合金钢板焊接成的箱形梁，且所述构架上设置有用于安装所述转向架各部件的安装支座。 

4.根据权利要求3所述的30吨轴重电力机车二轴转向架，其特征在于，所述牵引装置采用中央推挽式低位斜牵引杆双杆结构，包括牵引橡胶关节、 平牵引杆、牵引销、吊杆、斜牵引杆和牵引法兰；所述平牵引杆水平通过所述电机下方，一端通过所述牵引橡胶关节安装在所述构架的横梁下部的牵引座上，另一端由两根所述吊杆吊挂于所述构架的前端梁上；所述斜牵引杆一端通过所述牵引销与所述平牵引杆联接，另一端通过所述牵引橡胶关节安装在所述牵引法兰上，所述牵引法兰则安装车体的底架牵引梁上。 

5.根据权利要求4所述的30吨轴重电力机车二轴转向架，其特征在于，所述轮对轴箱组装包括速度传感器、轴箱体、轴箱轴承、车轮、车轴和接地装置；在每根所述车轴上压装有两个所述车轮；所述轮对采用整体辗钢车轮和锻造车轴；每根所述车轴两端的轴颈上还压有所述轴箱轴承；所述轴箱体用于保护所述轴箱轴承并与所述构架连接；每个所述轮对轴箱组装的一端装有所述接地装置，另一端装有所述速度传感器。 

6.根据权利要求5所述的30吨轴重电力机车二轴转向架，其特征在于，所述制动装置采用单侧轮盘制动结构，包括制动盘、带蓄能制动单元和不带蓄能制动单元；所述带蓄能制动单元和所述不带蓄能制动单元吊挂在所述构架上，所述制动盘安装在所述车轮的幅板两侧。 

7.根据权利要求6所述的30吨轴重电力机车二轴转向架，其特征在于，所述电机悬挂装置包括电机吊杆和安全托；所述电机的构架侧通过所述电机吊杆吊挂在所述构架横梁的安装座上，且所述安装座上还装有所述用于防止电机掉落的安全托。 

8.根据权利要求7所述的30吨轴重电力机车二轴转向架，其特征在于，所述转向架还包括踏面清扫装置，由四个安装在所述构架上分别与所述车轮踏面相对位置的踏面清扫器组成。