一种架悬式机车驱动系统及其悬挂结构的制作方法
1.本发明涉及轨道车辆，特别是一种架悬式机车驱动系统及其悬挂结构。
背景技术：
2.重载、高速是提升铁路运输经济效益的重要途径，对于机车车辆，重载、高速意味着需要提升单轴牵引力和牵引功率，这将不可避免的导致牵引电机体积(通常是牵引电机的直径)的增加。在牵引电机体积受限的情况下，为了提升牵引电机功率，将尽可能的提升其输出转速，这导致齿轮传动装置需要有更大的传动比。在满足底部限界要求的情况下，大的传动比将导致齿轮传动装置具有小的中心距，小的中心距、大直径的牵引电机，这种情况下若要实现机车驱动系统的架悬式结构，会引发空间布置上的矛盾，即牵引电机会与空心轴联轴器干涉，这导致重载货运机车的架悬式驱动系统的设计难以实现。而，驱动系统架悬是降低机车转向架的簧下重量，减小轮轨动作用力，进而解决钢轨磨损快、线路变形、车轮异常磨耗等一系列问题的主要措施。
3.对于架悬式机车驱动系统，在机车运行过程中，驱动系统所受的各种载荷都是通过其悬挂安装结构作用于构架的，驱动系统在构架上的悬挂点的载荷形式对构架的结构强度和焊缝寿命具有显著影响，复杂的(多方向的)悬挂点载荷形式对构架的结构强度要求以及焊缝的设计要求更高，进而会导致构架重量以及成本的增加。
技术实现要素：
4.本发明所要解决的技术问题是，针对重载货运机车的架悬式驱动系统的难以实现，本发明提供一种架悬式机车驱动系统及其悬挂结构，以极大限度的利用转向架的空间，提升单轴牵引力和牵引功率，同时能够适应更大的齿轮传动装置的传动比，避免了由于牵引电机直径过大而与空心轴联轴器干涉的问题，不仅能实现大功率重载货运机车的架悬式驱动，而且能够较大幅度地降低转向架的总重量以及簧下重量。
5.为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
6.一种架悬式机车驱动系统，包括牵引电机、轮对、空心轴联轴器、输入联轴器、齿轮传动装置、制动器和制动盘，所述牵引电机包括壳体和转子，所述轮对包括车轴和安装在车轴两端的车轮，所述车轴的两侧分别布置一个所述牵引电机，其中：
7.所述齿轮传动装置包括两个主动齿轮和一个从动齿轮，且所述主动齿轮和从动齿轮分别通过轴承支承在齿轮箱体上，所述主动齿轮与所述从动齿轮外啮合传动，所述从动齿轮为空心结构；
8.两个所述牵引电机的转子的输出端分别通过输入联轴器与一个所述主动齿轮连接；
9.所述空心轴联轴器套装在所述车轴上，且所述空心轴联轴器的一端穿过所述从动齿轮并与所述从动齿轮固定连接，另一端与轮对固定连接；
10.两个所述牵引电机的转子的输出端分别安装所述制动盘，所述制动盘上安装所述
制动器。
11.如此，本发明架悬式机车驱动系统包括2个分别布置在车轴两侧的牵引电机，且齿轮传动装置由2个主动齿轮分别和一个从动齿轮啮合传动构成，这一结构特点使得本发明架悬式机车驱动系统能够极大限度的利用转向架的空间来增加牵引电机的总体积，进而提升牵引电机的总功率，而同时单个牵引电机的直径又不至于过大，从而能够满足更小的齿轮传动装置的中心距(也即更大的传动比)的设计条件下，避免牵引电机与空心轴联轴器的干涉。
12.另外，本发明架悬式机车驱动系统的制动装置(制动盘和制动器)设置在高速端(制动力作用在电机转子或主动齿轮上)，根据齿轮传动装置的特点，其制动力相比设置在低速端(制动力作用力在轮对或从动齿轮上)的制动装置要小得多，因此制动装置的结构尺寸可以设计得更小，降低了转向架的总重量。另一方面，由于本发明架悬式机车驱动系统为架悬式结构，因此制动装置均为簧上重量。即，本发明架悬式机车驱动系统的制动装置能够降低簧下重量以及转向架的总重量。
13.在一具体实施方式中，所述牵引电机的转子的两端分别设置为输出端，一输出端连接所述齿轮传动装置，另一输出端连接所述制动盘。
14.在另一具体实施方式中，所述牵引电机的转子的一端设置为输出端，所述输出端连接所述齿轮传动装置的主动齿轮，所述主动齿轮的转轴连接所述制动盘。
15.基于同一发明构思，本发明提供了一种所述架悬式机车驱动系统的悬挂结构，其包括：
16.两个所述牵引电机和所述齿轮传动装置连接成一个刚性整体；
17.所述刚性整体的两端分别通过垂向吊杆吊挂在构架上，且所述刚性整体的至少一端通过水平设置的纵向连接杆与所述构架连接，所述刚性整体的至少一侧通过水平设置的横向连接杆与所述构架连接。
18.可见，本发明架悬式机车驱动系统借助齿轮传动装置的从动齿轮为空心结构，齿轮传动装置通过空心轴联轴器将动力传递给轮对；2个牵引电机的壳体以及齿轮传动装置(齿轮箱体)三者刚性连接在一起，构成一个整体；2个牵引电机和齿轮传动装置构成的整体通过悬挂结构连接于构架上，使本发明驱动系统形成为架悬式结构，进而降低了机车转向架的簧下重量，减小了轮轨动作用力，解决了钢轨磨损快、线路变形、车轮异常磨耗等一系列问题。
19.在一具体实施例中，所述齿轮箱体与两个所述牵引电机的壳体固定连接，两个牵引电机的壳体通过连接梁固定连接。
20.优选地，所述横向连接杆的一端与所述构架连接，另一端与所述牵引电机的壳体连接。
21.优选地，所述垂向吊杆、纵向连接杆、横向连接杆的两端分别经径向刚度大、扭转和偏转刚度小的橡胶关节结构与连接部件铰接。由于橡胶关节结构具有径向刚度大、扭转和偏转刚度小的特点，使得垂向吊杆、纵向连接杆、横向连接杆的两端形成接近于理想的转动副，即垂向吊杆、纵向连接杆、横向连接杆的受力接近于一个二力杆的受力，只承受杆长方向的力(即其载荷为单一方向的载荷)，如此使得垂向吊杆、纵向连接杆、横向连接杆的各悬挂点载荷解耦，也就是说，垂向吊杆、纵向连接杆、横向连接杆的各悬挂点的载荷为单一
方向的载荷，进而改善了构架的受力状态，有利于构架结构和焊缝的设计，降低了构架的制造成本。
22.基于同一发明构思，本发明架悬式机车驱动系统的悬挂结构中，所述纵向连接杆和所述横向连接杆用两端为橡胶关节结构的减振器替代。
附图说明
23.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。
24.图1为本发明机车架悬式驱动系统及其悬挂结构第一实施例的示意图a；
25.图2为本发明机车架悬式驱动系统及其悬挂结构第一实施例示意图b；
26.图3为图1的a-a剖视图；
27.图4为图1的b-b剖视图；
28.图5为本发明机车架悬式驱动系统及其悬挂结构第二实施例示意图。
29.图中：1、牵引电机；2、轮对；3、空心轴联轴器；4、输入联轴器；5、齿轮传动装置；6、垂向连接杆；7、纵向连接杆；8、连接梁；9、横向连接杆；10、制动器；11、制动盘；12、构架；1-1、壳体；1-2、转子；2-1、车轴；2-2、车轮；5-1、主动齿轮；5-2、轴承一；5-3、从动齿轮；5-4、轴承二；5-5、齿轮箱体。
具体实施方式
30.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。
31.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。
32.参照图1，本发明架悬式机车驱动系统及其悬挂结构包括牵引电机1、轮对2、空心轴联轴器3、输入联轴器4、齿轮传动装置5、垂向吊杆6、纵向连接杆7、连接梁8、横向连接杆9、制动器10和制动盘11组成。
33.参照图2，所述牵引电机1包括壳体1-1和转子1-2；轮对2包括车轴2-1和车轮2-2。
34.参照图2和图3，所述齿轮传动装置5包括主动齿轮5-1、轴承一5-2、从动齿轮5-3、轴承二5-4、齿轮箱体5-5。齿轮传动装置5包括2个主动齿轮5-1，2个主动齿轮5-1分别通过轴承一5-2支承在齿轮箱体5-5上，即本发明中主动小齿轮5-1为非悬臂式安装结构，其两端通过轴承一支撑安装在齿轮箱体5-5上，是一种支撑安装结构，使得主动小齿轮5-1的受力更好，变形对称，有利于避免齿面偏磨、降低传动噪声。从动齿轮5-3为空心结构，通过轴承二5-4支承在齿轮箱体5-5上。2个主动齿轮5-1分别与从动齿轮5-3啮合传动。
35.参照图1和图2，本发明所述机车驱动系统包括2个牵引电机1，2个牵引电机1分别布置在车轴2-1的两侧。2个牵引电机1的转子1-2的输出端分别通过输入联轴器4与2个主动齿轮5-1连接。
36.参照图1、图2和图3，所述空心轴联轴器3套装在车轴2-1上，其一端穿过从动齿轮
5-3并与从动齿轮5-3连接，其另一端与轮对2连接。
37.参照图1、图2和图3，本发明所述机车驱动系统动力传动过程为：2个牵引电机1分别通过输入联轴器4将动力传递给2个主动齿轮5-1，2个主动齿轮5-1分别与从动齿轮5-3啮合传动，将动力传递给从动齿轮5-3，从动齿轮5-3再通过空心轴联轴器3将动力传递给轮对2。
38.参照图1和图2，所述的制动器10固定连接在构架12上，布置在牵引电机1的尾部；所述的制动盘11与牵引电机1的转子1-2伸出壳体1-1的部分固定连接。制动器10与制动盘11组成制动装置，实现所述的机车驱动系统的制动功能。
39.参照图1、图2和图4，所述齿轮箱体5-5与2个牵引电机的壳体1-1固定连接，2个牵引电机的壳体1-1通过连接梁8连接。由此，2个牵引电机1和齿轮传动装置5构成了一个刚性的整体。
40.参照图1和图4，本发明架悬式机车驱动系统分别通过垂向吊杆6、纵向连接杆7、横向连接杆9与构架12连接。垂向连接杆6、纵向连接杆7、横向连接杆9的两端均通过径向刚度大、扭转和偏转刚度小的橡胶关节结构与连接部件铰接。
41.注：本文中“垂向”为垂直于轨道平面的方向、“纵向”为轨道方向、“横向”为车轴方向。
42.参照图5，本发明架悬式机车驱动系统，也可将所述制动装置布置在齿轮传动装置5的一侧。即：所述的制动器10固定连接在构架12上，并布置在齿轮传动装置5的前部；所述的制动盘11与主动齿轮5-1伸出齿轮箱体5-5的部分固定连接。制动器10与制动盘11组成制动装置，实现所述的架悬式机车驱动系统的制动功能。
43.上述实施例中，所述纵向连接杆7和横向连接杆9可以用两端为橡胶关节结构的减振器替代。
44.以上所述，仅为本发明的具体实施方案，但本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
技术特征：
1.一种架悬式机车驱动系统，包括牵引电机(1)、轮对(2)、空心轴联轴器(3)、输入联轴器(4)、齿轮传动装置(5)、制动器(10)和制动盘(11)，所述牵引电机(1)包括壳体(1-1)和转子(1-2)，所述轮对(2)包括车轴(2-1)和安装在车轴两端的车轮(2-2)，所述车轴(2-1)的两侧分别布置一个所述牵引电机，其特征在于：所述齿轮传动装置(5)包括两个主动齿轮(5-1)和一个从动齿轮(5-3)，且所述主动齿轮(5-1)和从动齿轮(5-3)分别通过轴承支承在齿轮箱体(5-5)上，所述主动齿轮(5-1)与所述从动齿轮(5-3)外啮合传动，所述从动齿轮(5-3)为空心结构；两个所述牵引电机(1)的转子(1-2)的输出端分别通过输入联轴器(4)与一个所述主动齿轮(5-1)连接；所述空心轴联轴器(3)套装在所述车轴(2-1)上，且所述空心轴联轴器(3)的一端穿过所述从动齿轮(5-3)并与所述从动齿轮(5-3)固定连接，另一端与轮对(2)固定连接；两个所述牵引电机(1)的转子(1-2)的输出端分别安装所述制动盘(11)，所述制动盘(11)上安装所述制动器。2.根据权利要求1所述的架悬式机车驱动系统，其特征在于，所述牵引电机(1)的转子(1-2)的两端分别设置为输出端，一输出端连接所述齿轮传动装置(5)，另一输出端连接所述制动盘(11)。3.根据权利要求1所述的架悬式机车驱动系统，其特征在于，所述牵引电机(1)的转子(1-2)的一端设置为输出端，所述输出端连接所述齿轮传动装置(5)的主动齿轮(5-1)，所述主动齿轮(5-1)的转轴连接所述制动盘(11)。4.一种权利要求1－3中任一项所述架悬式机车驱动系统的悬挂结构，其特征在于，两个所述牵引电机(1)和所述齿轮传动装置(5)连接成一个刚性整体；所述刚性整体的两端分别通过垂向吊杆(6)吊挂在构架(12)上，且所述刚性整体的至少一端通过水平设置的纵向连接杆(7)与所述构架(12)连接，所述刚性整体的至少一侧通过水平设置的横向连接杆(9)与所述构架(12)连接。5.根据权利要求4所述的架悬式机车驱动系统的悬挂结构，其特征在于，所述齿轮箱体(5-5)与两个所述牵引电机(1)的壳体(1-1)固定连接，两个牵引电机的壳体(1-1)通过连接梁(8)固定连接。6.根据权利要求4所述的架悬式机车驱动系统的悬挂结构，其特征在于，所述横向连接杆(9)的一端与所述构架(12)连接，另一端与所述牵引电机(1)的壳体(1-1)连接。7.根据权利要求4所述的架悬式机车驱动系统的悬挂结构，其特征在于，所述垂向吊杆(6)、纵向连接杆(7)、横向连接杆(9)的两端分别经径向刚度大、扭转和偏转刚度小的橡胶关节结构与连接部件铰接。8.根据权利要求4所述的架悬式机车驱动系统的悬挂结构，其特征在于，所述纵向连接杆(7)和所述横向连接杆(9)用两端为橡胶关节结构的减振器替代。
技术总结
本发明公开了一种架悬式机车驱动系统及其悬挂结构。所述驱动系统中，两个牵引电机安装在车轴两侧，且两个牵引电机的输出端分别与一个主动齿轮连接，两个主动齿轮分别与同一从动齿轮外啮合传动，所述主动齿轮和从动齿轮分别通过轴承支承在齿轮箱体上，所述车轴上套装空心轴联轴器，且空心轴联轴器的一端与所述从动齿轮固定连接，另一端与轮对固定连接，两个牵引电机的转子上分别安装制动盘，所述制动盘上安装制动器。所述驱动系统通过垂向吊杆、纵向连接杆及横向连接杆悬挂在构架上。本发明不仅能实现大功率重载货运机车的架悬式驱动，而且能够较大幅度地降低转向架的总重量以及簧下重量。下重量。下重量。
