一種架懸式機車驅動系統及其懸掛結構的制作方法
1.本發明涉及軌道車輛，特別是一種架懸式機車驅動系統及其懸掛結構。
背景技術：
2.重載、高速是提升鐵路運輸經濟效益的重要途徑，對于機車車輛，重載、高速意味著需要提升單軸牽引力和牽引功率，這將不可避免的導致牽引電機體積(通常是牽引電機的直徑)的增加。在牽引電機體積受限的情況下，為了提升牽引電機功率，將盡可能的提升其輸出轉速，這導致齒輪傳動裝置需要有更大的傳動比。在滿足底部限界要求的情況下，大的傳動比將導致齒輪傳動裝置具有小的中心距，小的中心距、大直徑的牽引電機，這種情況下若要實現機車驅動系統的架懸式結構，會引發空間布置上的矛盾，即牽引電機會與空心軸聯軸器干涉，這導致重載貨運機車的架懸式驅動系統的設計難以實現。而，驅動系統架懸是降低機車轉向架的簧下重量，減小輪軌動作用力，進而解決鋼軌磨損快、線路變形、車輪異常磨耗等一系列問題的主要措施。
3.對于架懸式機車驅動系統，在機車運行過程中，驅動系統所受的各種載荷都是通過其懸掛安裝結構作用于構架的，驅動系統在構架上的懸掛點的載荷形式對構架的結構強度和焊縫壽命具有顯著影響，復雜的(多方向的)懸掛點載荷形式對構架的結構強度要求以及焊縫的設計要求更高，進而會導致構架重量以及成本的增加。
技術實現要素：
4.本發明所要解決的技術問題是，針對重載貨運機車的架懸式驅動系統的難以實現，本發明提供一種架懸式機車驅動系統及其懸掛結構，以極大限度的利用轉向架的空間，提升單軸牽引力和牽引功率，同時能夠適應更大的齒輪傳動裝置的傳動比，避免了由于牽引電機直徑過大而與空心軸聯軸器干涉的問題，不僅能實現大功率重載貨運機車的架懸式驅動，而且能夠較大幅度地降低轉向架的總重量以及簧下重量。
5.為解決上述技術問題，本發明采用了如下技術方案：
6.一種架懸式機車驅動系統，包括牽引電機、輪對、空心軸聯軸器、輸入聯軸器、齒輪傳動裝置、制動器和制動盤，所述牽引電機包括殼體和轉子，所述輪對包括車軸和安裝在車軸兩端的車輪，所述車軸的兩側分別布置一個所述牽引電機，其中：
7.所述齒輪傳動裝置包括兩個主動齒輪和一個從動齒輪，且所述主動齒輪和從動齒輪分別通過軸承支承在齒輪箱體上，所述主動齒輪與所述從動齒輪外嚙合傳動，所述從動齒輪為空心結構；
8.兩個所述牽引電機的轉子的輸出端分別通過輸入聯軸器與一個所述主動齒輪連接；
9.所述空心軸聯軸器套裝在所述車軸上，且所述空心軸聯軸器的一端穿過所述從動齒輪并與所述從動齒輪固定連接，另一端與輪對固定連接；
10.兩個所述牽引電機的轉子的輸出端分別安裝所述制動盤，所述制動盤上安裝所述
制動器。
11.如此，本發明架懸式機車驅動系統包括2個分別布置在車軸兩側的牽引電機，且齒輪傳動裝置由2個主動齒輪分別和一個從動齒輪嚙合傳動構成，這一結構特點使得本發明架懸式機車驅動系統能夠極大限度的利用轉向架的空間來增加牽引電機的總體積，進而提升牽引電機的總功率，而同時單個牽引電機的直徑又不至于過大，從而能夠滿足更小的齒輪傳動裝置的中心距(也即更大的傳動比)的設計條件下，避免牽引電機與空心軸聯軸器的干涉。
12.另外，本發明架懸式機車驅動系統的制動裝置(制動盤和制動器)設置在高速端(制動力作用在電機轉子或主動齒輪上)，根據齒輪傳動裝置的特點，其制動力相比設置在低速端(制動力作用力在輪對或從動齒輪上)的制動裝置要小得多，因此制動裝置的結構尺寸可以設計得更小，降低了轉向架的總重量。另一方面，由于本發明架懸式機車驅動系統為架懸式結構，因此制動裝置均為簧上重量。即，本發明架懸式機車驅動系統的制動裝置能夠降低簧下重量以及轉向架的總重量。
13.在一具體實施方式中，所述牽引電機的轉子的兩端分別設置為輸出端，一輸出端連接所述齒輪傳動裝置，另一輸出端連接所述制動盤。
14.在另一具體實施方式中，所述牽引電機的轉子的一端設置為輸出端，所述輸出端連接所述齒輪傳動裝置的主動齒輪，所述主動齒輪的轉軸連接所述制動盤。
15.基于同一發明構思，本發明提供了一種所述架懸式機車驅動系統的懸掛結構，其包括：
16.兩個所述牽引電機和所述齒輪傳動裝置連接成一個剛性整體；
17.所述剛性整體的兩端分別通過垂向吊桿吊掛在構架上，且所述剛性整體的至少一端通過水平設置的縱向連接桿與所述構架連接，所述剛性整體的至少一側通過水平設置的橫向連接桿與所述構架連接。
18.可見，本發明架懸式機車驅動系統借助齒輪傳動裝置的從動齒輪為空心結構，齒輪傳動裝置通過空心軸聯軸器將動力傳遞給輪對；2個牽引電機的殼體以及齒輪傳動裝置(齒輪箱體)三者剛性連接在一起，構成一個整體；2個牽引電機和齒輪傳動裝置構成的整體通過懸掛結構連接于構架上，使本發明驅動系統形成為架懸式結構，進而降低了機車轉向架的簧下重量，減小了輪軌動作用力，解決了鋼軌磨損快、線路變形、車輪異常磨耗等一系列問題。
19.在一具體實施例中，所述齒輪箱體與兩個所述牽引電機的殼體固定連接，兩個牽引電機的殼體通過連接梁固定連接。
20.優選地，所述橫向連接桿的一端與所述構架連接，另一端與所述牽引電機的殼體連接。
21.優選地，所述垂向吊桿、縱向連接桿、橫向連接桿的兩端分別經徑向剛度大、扭轉和偏轉剛度小的橡膠關節結構與連接部件鉸接。由于橡膠關節結構具有徑向剛度大、扭轉和偏轉剛度小的特點，使得垂向吊桿、縱向連接桿、橫向連接桿的兩端形成接近于理想的轉動副，即垂向吊桿、縱向連接桿、橫向連接桿的受力接近于一個二力桿的受力，只承受桿長方向的力(即其載荷為單一方向的載荷)，如此使得垂向吊桿、縱向連接桿、橫向連接桿的各懸掛點載荷解耦，也就是說，垂向吊桿、縱向連接桿、橫向連接桿的各懸掛點的載荷為單一
方向的載荷，進而改善了構架的受力狀態，有利于構架結構和焊縫的設計，降低了構架的制造成本。
22.基于同一發明構思，本發明架懸式機車驅動系統的懸掛結構中，所述縱向連接桿和所述橫向連接桿用兩端為橡膠關節結構的減振器替代。
附圖說明
23.為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
24.圖1為本發明機車架懸式驅動系統及其懸掛結構第一實施例的示意圖a；
25.圖2為本發明機車架懸式驅動系統及其懸掛結構第一實施例示意圖b；
26.圖3為圖1的a-a剖視圖；
27.圖4為圖1的b-b剖視圖；
28.圖5為本發明機車架懸式驅動系統及其懸掛結構第二實施例示意圖。
29.圖中：1、牽引電機；2、輪對；3、空心軸聯軸器；4、輸入聯軸器；5、齒輪傳動裝置；6、垂向連接桿；7、縱向連接桿；8、連接梁；9、橫向連接桿；10、制動器；11、制動盤；12、構架；1-1、殼體；1-2、轉子；2-1、車軸；2-2、車輪；5-1、主動齒輪；5-2、軸承一；5-3、從動齒輪；5-4、軸承二；5-5、齒輪箱體。
具體實施方式
30.以下結合具體優選的實施例對本發明作進一步描述，但并不因此而限制本發明的保護范圍。
31.為了便于描述，各部件的相對位置關系，如：上、下、左、右等的描述均是根據說明書附圖的布圖方向來進行描述的，并不對本專利的結構起限定作用。
32.參照圖1，本發明架懸式機車驅動系統及其懸掛結構包括牽引電機1、輪對2、空心軸聯軸器3、輸入聯軸器4、齒輪傳動裝置5、垂向吊桿6、縱向連接桿7、連接梁8、橫向連接桿9、制動器10和制動盤11組成。
33.參照圖2，所述牽引電機1包括殼體1-1和轉子1-2；輪對2包括車軸2-1和車輪2-2。
34.參照圖2和圖3，所述齒輪傳動裝置5包括主動齒輪5-1、軸承一5-2、從動齒輪5-3、軸承二5-4、齒輪箱體5-5。齒輪傳動裝置5包括2個主動齒輪5-1，2個主動齒輪5-1分別通過軸承一5-2支承在齒輪箱體5-5上，即本發明中主動小齒輪5-1為非懸臂式安裝結構，其兩端通過軸承一支撐安裝在齒輪箱體5-5上，是一種支撐安裝結構，使得主動小齒輪5-1的受力更好，變形對稱，有利于避免齒面偏磨、降低傳動噪聲。從動齒輪5-3為空心結構，通過軸承二5-4支承在齒輪箱體5-5上。2個主動齒輪5-1分別與從動齒輪5-3嚙合傳動。
35.參照圖1和圖2，本發明所述機車驅動系統包括2個牽引電機1，2個牽引電機1分別布置在車軸2-1的兩側。2個牽引電機1的轉子1-2的輸出端分別通過輸入聯軸器4與2個主動齒輪5-1連接。
36.參照圖1、圖2和圖3，所述空心軸聯軸器3套裝在車軸2-1上，其一端穿過從動齒輪
5-3并與從動齒輪5-3連接，其另一端與輪對2連接。
37.參照圖1、圖2和圖3，本發明所述機車驅動系統動力傳動過程為：2個牽引電機1分別通過輸入聯軸器4將動力傳遞給2個主動齒輪5-1，2個主動齒輪5-1分別與從動齒輪5-3嚙合傳動，將動力傳遞給從動齒輪5-3，從動齒輪5-3再通過空心軸聯軸器3將動力傳遞給輪對2。
38.參照圖1和圖2，所述的制動器10固定連接在構架12上，布置在牽引電機1的尾部；所述的制動盤11與牽引電機1的轉子1-2伸出殼體1-1的部分固定連接。制動器10與制動盤11組成制動裝置，實現所述的機車驅動系統的制動功能。
39.參照圖1、圖2和圖4，所述齒輪箱體5-5與2個牽引電機的殼體1-1固定連接，2個牽引電機的殼體1-1通過連接梁8連接。由此，2個牽引電機1和齒輪傳動裝置5構成了一個剛性的整體。
40.參照圖1和圖4，本發明架懸式機車驅動系統分別通過垂向吊桿6、縱向連接桿7、橫向連接桿9與構架12連接。垂向連接桿6、縱向連接桿7、橫向連接桿9的兩端均通過徑向剛度大、扭轉和偏轉剛度小的橡膠關節結構與連接部件鉸接。
41.注：本文中“垂向”為垂直于軌道平面的方向、“縱向”為軌道方向、“橫向”為車軸方向。
42.參照圖5，本發明架懸式機車驅動系統，也可將所述制動裝置布置在齒輪傳動裝置5的一側。即：所述的制動器10固定連接在構架12上，并布置在齒輪傳動裝置5的前部；所述的制動盤11與主動齒輪5-1伸出齒輪箱體5-5的部分固定連接。制動器10與制動盤11組成制動裝置，實現所述的架懸式機車驅動系統的制動功能。
43.上述實施例中，所述縱向連接桿7和橫向連接桿9可以用兩端為橡膠關節結構的減振器替代。
44.以上所述，僅為本發明的具體實施方案，但本發明的保護范圍不限于此，任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍的情況下，都可利用上述揭示的技術內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應落在本發明技術方案保護的范圍內。
技術特征：
1.一種架懸式機車驅動系統，包括牽引電機(1)、輪對(2)、空心軸聯軸器(3)、輸入聯軸器(4)、齒輪傳動裝置(5)、制動器(10)和制動盤(11)，所述牽引電機(1)包括殼體(1-1)和轉子(1-2)，所述輪對(2)包括車軸(2-1)和安裝在車軸兩端的車輪(2-2)，所述車軸(2-1)的兩側分別布置一個所述牽引電機，其特征在于：所述齒輪傳動裝置(5)包括兩個主動齒輪(5-1)和一個從動齒輪(5-3)，且所述主動齒輪(5-1)和從動齒輪(5-3)分別通過軸承支承在齒輪箱體(5-5)上，所述主動齒輪(5-1)與所述從動齒輪(5-3)外嚙合傳動，所述從動齒輪(5-3)為空心結構；兩個所述牽引電機(1)的轉子(1-2)的輸出端分別通過輸入聯軸器(4)與一個所述主動齒輪(5-1)連接；所述空心軸聯軸器(3)套裝在所述車軸(2-1)上，且所述空心軸聯軸器(3)的一端穿過所述從動齒輪(5-3)并與所述從動齒輪(5-3)固定連接，另一端與輪對(2)固定連接；兩個所述牽引電機(1)的轉子(1-2)的輸出端分別安裝所述制動盤(11)，所述制動盤(11)上安裝所述制動器。2.根據權利要求1所述的架懸式機車驅動系統，其特征在于，所述牽引電機(1)的轉子(1-2)的兩端分別設置為輸出端，一輸出端連接所述齒輪傳動裝置(5)，另一輸出端連接所述制動盤(11)。3.根據權利要求1所述的架懸式機車驅動系統，其特征在于，所述牽引電機(1)的轉子(1-2)的一端設置為輸出端，所述輸出端連接所述齒輪傳動裝置(5)的主動齒輪(5-1)，所述主動齒輪(5-1)的轉軸連接所述制動盤(11)。4.一種權利要求1－3中任一項所述架懸式機車驅動系統的懸掛結構，其特征在于，兩個所述牽引電機(1)和所述齒輪傳動裝置(5)連接成一個剛性整體；所述剛性整體的兩端分別通過垂向吊桿(6)吊掛在構架(12)上，且所述剛性整體的至少一端通過水平設置的縱向連接桿(7)與所述構架(12)連接，所述剛性整體的至少一側通過水平設置的橫向連接桿(9)與所述構架(12)連接。5.根據權利要求4所述的架懸式機車驅動系統的懸掛結構，其特征在于，所述齒輪箱體(5-5)與兩個所述牽引電機(1)的殼體(1-1)固定連接，兩個牽引電機的殼體(1-1)通過連接梁(8)固定連接。6.根據權利要求4所述的架懸式機車驅動系統的懸掛結構，其特征在于，所述橫向連接桿(9)的一端與所述構架(12)連接，另一端與所述牽引電機(1)的殼體(1-1)連接。7.根據權利要求4所述的架懸式機車驅動系統的懸掛結構，其特征在于，所述垂向吊桿(6)、縱向連接桿(7)、橫向連接桿(9)的兩端分別經徑向剛度大、扭轉和偏轉剛度小的橡膠關節結構與連接部件鉸接。8.根據權利要求4所述的架懸式機車驅動系統的懸掛結構，其特征在于，所述縱向連接桿(7)和所述橫向連接桿(9)用兩端為橡膠關節結構的減振器替代。
技術總結
本發明公開了一種架懸式機車驅動系統及其懸掛結構。所述驅動系統中，兩個牽引電機安裝在車軸兩側，且兩個牽引電機的輸出端分別與一個主動齒輪連接，兩個主動齒輪分別與同一從動齒輪外嚙合傳動，所述主動齒輪和從動齒輪分別通過軸承支承在齒輪箱體上，所述車軸上套裝空心軸聯軸器，且空心軸聯軸器的一端與所述從動齒輪固定連接，另一端與輪對固定連接，兩個牽引電機的轉子上分別安裝制動盤，所述制動盤上安裝制動器。所述驅動系統通過垂向吊桿、縱向連接桿及橫向連接桿懸掛在構架上。本發明不僅能實現大功率重載貨運機車的架懸式驅動，而且能夠較大幅度地降低轉向架的總重量以及簧下重量。下重量。下重量。
