[发明专利]新型机车牵引传动装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型机车牵引传动装置。

背景技术

铁路机车动车的牵引传动装置是将牵引电动机所产生的旋转力矩传递给轮对的一种机械装置，在传统机车的驱动装置中采用齿轮传递将高速、小扭矩的牵引电动机驱动阻力矩较大的机车动轴，是一种减速装置。对这种装置最基本的要求是：当机车在不平顺的线路上运行或是通过道岔时，在簧下部分的轮对和簧上部分的构架之间将产生各个方向的相对运动。这时要求在这种位移的变化下，牵引传动装置还能稳定地将电机扭矩传递给机车动轮。

随着机(动)车的速度提高，对牵引传动装置的所应具动力学特性也越来越高，各种结构牵引传动装置相应问世，其形式均与机车的用途和运行速度密切相关。通常按牵引电机的悬挂方式将之分为轴承式，架承式和体承式三大类。

第一类是轴承式牵引电机传动装置，包括刚性轴承式牵引电机传动装置和弹性轴承式牵引电机传动装置：

刚性轴承式驱动装置的牵引电动机一侧通过抱轴承，抱合在车轴上，另一侧与构架弹性连接。就垂向性能而言，大齿轮的全部重量及牵引电动机约一半重量为簧下重量，就横向性能而言，整个驱动装置都是簧下重量。图1是轴承式驱动装置的简化模型，我国各型的内燃和电力机车广泛采用这种悬挂方式。

我国东风系列一轴承式转向架牵引传动装置结构，如图2所示；从图中可以清晰看到轴承式牵引悬挂装置的特点，牵引电动机与外壳(包括抱轴箱)的重量，由电机悬挂装置和抱轴承共同承担，电机悬挂装置处堆垒的橡胶并具有可扭转的弹性特点。完全的刚性连接，如图3所示抱轴箱与车轴之间通过滚动轴承刚性连接，在垂向方向上，抱轴箱的运动完全跟随着车轴，悬挂装置也随之发生弹性形变或扭转；在横向与纵向方向上，电机的运动方式也完全取决于车轴与转向架构架之间的相对运动，由抱轴箱通过电机的外壳直接传递给电机；牵引电机内部的轴承再将冲击由定子部分传递给电机的电枢轴，其间通过了抱轴箱内和电机内的两次刚性的轴承连接，如图3所示。

通过上述对于刚性轴悬式牵引传动装置机构的分析，以及在机车运行实践中的证明，其存在以下问题：1、簧下质量大，对线路上部建筑有较高的动力作用；2、对轮对传递扭矩不均匀，这会导致车轮轮箍磨损加剧、钢轨产生波纹形磨损、机车粘着的性能可能大大下降；3、抱轴瓦(或是图3中的抱轴承)吸收了轮对通过道岔、钢轨接头和其他不平顺线路时产生的所有冲击和碰撞，使轮对与转向架构架之间的位移可达30-40mm，那么牵引电机在此条件下的振动加速度高达25g，这无论是对抱轴承还是电机内的滚动轴承都是巨大的破坏。随着铁路机车运行速度的提高，这种刚性轴悬式的驱动机构更加难以满足运行要求，因此这种驱动结构一般适用于120km/h以下的机车。

在轴承式的基础上，为了减小抱轴承和牵引电机所受到的冲击力，弹性轴悬式牵引电机传动装置的结构相应而产生。弹性轴承式传动装置的特点是：牵引电机的一侧通过空心轴和弹性元件弹性的支撑在两个车轮上，但其弹性小于弹簧，可减轻了部分死重，削弱了线路对牵引电动机的作用力，使电机在机车运行中受到的工作情况得到了改善。

一双边传动的弹性轴支撑式传动装置，如图4所示，其与图1中刚性轴支撑式的结构相对比，最大的特点在于其采用了空心轴结构，将之套在车轴之外，空心轴通过弹性连接器与轮毂相联。

其中的弹性装置在上世纪，以德国siemens采用扇形橡胶块作为弹性元件的结构设计最为成功，如图5所示，其中的扇形橡胶快，共6块，具有一定的弹性形变能力，其通过内铁件与外铁件连接着空心轴与轮毂，电机与转向架构架相连接的弹性悬挂装置基本与刚性轴承式悬挂结构部分相同。

通过结构的分析可以得到结论，在轮毂受到线路冲击而与转向架构架之间发生运动的过程中，扇形的橡胶块受力变形，既吸收了轮毂与构架间的相对位移，也缓解传递到轴承和电机上的冲击。

德国上世纪50年代曾批量生产了E10、E40、E50等系列的采用弹性轴悬式牵引电机传动装置的电力机车。同时通过大量的试验证明，该种形式的的传动装置其机车运行速度应控制在160km/h以下。

但这种结构的缺点也在橡胶块上，因为其变形而存在内摩擦力，进而产生热量，橡胶块的工作温度一般不得超过85摄氏度，随在实际运行工作中并未达到这个温度上限，但在选用橡胶时也必须慎重从事。