一种轨道车辆驱动系统及转向架

技术领域

本发明涉及一种轨道车辆驱动系统及转向架，属于轨道车辆技术领域。

背景技术

大轴重长编组是大宗货物铁路运输的发展趋势，但是轴重和牵引重量的增加要求提升单轴牵引力和牵引功率，这不可避免的导致了牵引电机重量和体积的增加，现有的重载货运机车通常采用牵引电机及齿轮传动装置抱轴式悬挂，簧下重量大，轮轨动作用力大，轮轨动作用力是造成钢轨磨损快、线路变形、轨枕断裂、车轮异常磨耗等一系列问题的主要原因，因此，对于重载货运机车，采用牵引电机及齿轮传动装置架悬式结构是亟需解决的技术问题。然而，重载货运机车为了获得较高的单轴牵引力，齿轮传动装置需要有较大的传动比，在满足底部限界要求的情况下，大的传动比将导致小的中心距，小的中心距、大尺寸的牵引电机，这成为了架悬式重载货运机车转向架设计的矛盾问题。

传统的架悬式机车转向架通常采用六连杆空心轴作为齿轮传动装置与轮对之间的联轴器，联轴器的两端均采用橡胶关节作为变形元件，通过橡胶关节的变形适应齿轮传动装置与轮对之间的相对运动，如图1所示，这种联轴器的扭转刚度、偏转刚度、轴向刚度都和橡胶关节的刚度参数有关，由于橡胶材料的特性，在获得较大的扭转刚度时，其偏转刚度和轴向刚度也会比较大，造成联轴器的变位能力变差。另一方面，由于橡胶材料存在老化的问题，也造成了维护工作量和维护成本的增加。

发明内容

本发明旨在提供一种轨道车辆驱动系统及转向架，可以实现重载货运机车转向架牵引电机和齿轮传动装置的架悬形式，降低簧下重量，减小机车运行时的轮轨动作用力，进而能够解决现有技术状况下造成的钢轨磨损快、线路变形、轨枕断裂、车轮异常磨耗等问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种轨道车辆驱动系统，包括牵引电机、齿轮传动装置、车轴、套装在车轴上的联轴器、悬挂横梁；所述牵引电机与齿轮传动装置连接；其结构特点是：

所述齿轮传动装置包括小齿轮箱体、大齿轮箱体、装在小齿轮箱体内的小齿轮、介轮、介轮轴、装在大齿轮箱体内的大齿轮、齿轮毂；所述介轮轴支撑在小齿轮箱体内，所述介轮支撑在介轮轴上；所述悬挂横梁分别与牵引电机和大齿轮箱体连接；

所述介轮轴为中空结构，介轮轴的大端与小齿轮箱体的一侧端固定连接，介轮轴的小端插入小齿轮箱体另一侧的盲孔结构内；

所述大齿轮与齿轮毂固定连接，大齿轮与齿轮毂均支撑在大齿轮箱体上；所述小齿轮与介轮啮合传动，所述介轮与大齿轮啮合传动。

由此，本发明创造性地在齿轮传动装置设置有介轮，由于介轮的作用，使得齿轮传动装置的总中心距(小齿轮中心/牵引电机中心与大齿轮中心的距离)可以在保持传动比不变的条件下，能够设计的更大，进而满足大尺寸牵引电机的安装空间要求。

根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：

在其中一个优选的实施例中，所述联轴器包括膜片、传动盘、空心轴、内鼓形齿环、外齿圈；所述传动盘与齿轮毂固定连接，传动盘与空心轴之间通过膜片连接，空心轴与内鼓形齿环固定连接，所述内鼓形齿环与外齿圈啮合传动从而构成鼓形齿传动结构，所述外齿圈与车轴固定连接。

优选地，所述介轮轴的剖面整体呈T形。

在其中一个优选的实施例中，所述介轮轴的中心孔外露的一侧用压盖封堵。由此，压盖封堵可以防止外部污染物进入齿轮箱内，同时防止齿轮箱内的齿轮油外泄。

基于同一个发明构思，本发明还提供了一种轨道车辆转向架，其包括驱动系统、构架和驱动系统悬挂装置；所述驱动系统通过驱动系统悬挂装置连接在构架上，所述驱动系统为所述的轨道车辆驱动系统。

在其中一个优选的实施例中，所述的驱动系统悬挂装置包括吊杆、减振器和橡胶关节；所述驱动系统在一侧通过吊杆与构架连接，驱动系统在另一侧通过橡胶关节与构架连接；所述减振器的一端连接在构架上，另一端连接在驱动系统上；优选所述减振器的轴线与车轴的轴线的夹角为锐角。

在其中一个优选的实施例中，所述轨道车辆转向架还包括用于防止驱动系统在驱动系统悬挂装置失效时掉落到轨道上的防脱落保护装置。优选所述防脱落保护装置包括安全梁、防脱落板和承托座；所述安全梁连接在牵引电机上，所述承托座连接在构架上，所述防脱落板可拆卸地安装在承托座上，且所述防脱落板位于安全梁下方。更优选地方案是，所述安全梁的外端向下凸起，所述承托座由两个板厚为t的板型构件形成，所述承托座两个板型构件之间的距离e大于安全梁的宽度s，且所述防脱落板的宽度b＞e+2*t。进一步地，所述防脱落板在安全梁的凸起的正下方设计有缺口；所述安全梁的凸起在驱动系统悬挂装置失效时落入防脱落板的所述缺口中。

由此，本发明提供一种轨道车辆驱动系统及包含该驱动系统的转向架，采用一端为鼓形齿结构的联轴器，结构紧凑，占用空间小，具有大的扭转刚度、极小的偏转刚度和轴向刚度，能够满足齿轮传动装置与轮对之间更大的相对运动量要求，同时由于避免或减少了橡胶元件的使用，使其具有维护简单，免维护周期长的优点，能够有效降低维护成本。

本发明所述的齿轮传动装置的小齿轮和介轮安装在小齿轮箱体内，大齿轮安装在大齿轮箱体内。介轮通过介轮轴承支撑在介轮轴上，介轮轴支撑在小齿轮箱体内。介轮轴剖面类似T形，为中空结构，其大端与小齿轮箱体一侧固定连接，其小端插入小齿轮箱体另一侧的盲孔结构内。

本发明所述的联轴器为空心轴结构，其一端与齿轮毂连接，另一端与车轴连接。由此，空心轴与车轴连接端具有鼓形齿传动结构。

本发明所述的防脱落保护装置用于在驱动系统悬挂装置失效时，防止驱动系统掉落到轨道上，引发行车安全事故。其实现方式是在牵引电机靠构架中部的一侧连接有安全梁，安全梁外端向下凸起，形成类似“钩子”的形状；承托座由两个板厚为t的板型构件组成，连接在构架中部，两个构件之间的距离e大于安全梁的宽度s；防脱落板的宽度b大于e+2*t，采用可拆卸的连接方式安装在承托座上，位于安全梁下方，防脱落板在安全梁“钩子”状凸起的正下方，设计有缺口。当驱动系统悬挂装置失效时，驱动系统在重力作用力下掉落，安全梁落在防脱落板上，安全梁“钩子”状的凸起落入防脱落板的缺口中，从而起到限制驱动系统运动并防止驱动系统掉落到轨道上的作用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

a.齿轮传动装置设置有介轮，由于介轮的作用，使得齿轮传动装置的总中心距(小齿轮中心/牵引电机中心与大齿轮中心的距离)可以在保持传动比不变的条件下，能够设计的更大，进而满足大尺寸牵引电机的安装空间要求，能够实现重载货运机车牵引电机和齿轮传动装置的架悬方式。

b.介轮通过介轮轴以及介轮轴承安装在小齿轮箱体内，介轮轴剖面类似T形，为中空结构，其大端与小齿轮箱体一侧固定连接，其小端插入小齿轮箱体另一侧的盲孔结构内。介轮安装结构具有结构简单、紧凑，密封可靠，便于安装的优点。

c.联轴器与车轴连接端为鼓形齿结构，相比传统的六连杆橡胶关节传动结构具有结构紧凑，占用空间小，同时具有更大的扭转刚度、极小的偏转刚度和轴向刚度，并能够满足齿轮传动装置与轮对之间更大的相对运动量要求，同时由于避免或减少了橡胶元件的使用，使其具有维护简单，免维护周期长的优点，能够有效降低维护成本。

附图说明

图1是传统的机车转向架六连杆联轴器示意图；

图2是本发明一个实施例的转向架主视图；

图3是本发明所述的转向架俯视图；

图4是本发明所述的驱动系统示意图；

图5是本发明所述的齿轮传动装置主视图；

图6是本发明所述的齿轮传动装置剖视图；

图7是本发明所述的联轴器示意图；

图8是本发明所述的驱动系统悬挂装置主视图；

图9是本发明所述的驱动系统悬挂装置俯视图；

图10是本发明所述的防脱落保护装置示意图；

图11是图10的B-B剖面图；

图12是本发明所述防脱落保护装置的三维示意图。

在图中

1.驱动系统；2.构架；3.驱动系统悬挂装置；4.牵引装置；5.防脱落保护装置；

1-1.牵引电机；1-2.齿轮传动装置；1-3.联轴器；1-4.车轴；1-5.车轮；1-6.悬挂横梁；

1-2-1.小齿轮箱体；1-2-2.大齿轮箱体；1-2-3.小齿轮；1-2-4.介轮；1-2-5.介轮轴；1-2-6.介轮轴承；1-2-7.压盖；1-2-8.大齿轮；1-2-9.齿轮毂；1-2-10.大齿轮轴承；

1-3-1.膜片；1-3-2.传动盘；1-3-3.空心轴；1-3-4.内鼓形齿；1-3-5.外齿圈；

3-1.吊杆；3-2.减振器；3-3.橡胶关节；

5-1.安全梁；5-2.防脱落板；5-3.承托座。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

参照图2和图3，本实施例的所述的转向架主要由驱动系统1、构架2、驱动系统悬挂装置3、牵引装置4、防脱落保护装置5等组成。

参照图4，所述的驱动系统1主要由牵引电机1-1、齿轮传动装置1-2、联轴器1-3、车轴1-4、车轮1-5、悬挂横梁1-6组成。牵引电机1-1与齿轮传动装置1-2连接，悬挂横梁1-6分别与牵引电机1-1和大齿轮箱体1-2-2连接。

参照图5、图6，所述的齿轮传动装置1-2主要由小齿轮箱体1-2-1、大齿轮箱体1-2-2、小齿轮1-2-3、介轮1-2-4、介轮轴1-2-5、介轮轴承1-2-6、压盖1-2-7、大齿轮1-2-8、齿轮毂1-2-9、大齿轮轴承1-2-10等组成。小齿轮1-2-3安装在小齿轮箱体1-2-1内。介轮1-2-4通过介轮轴承1-2-6支撑在介轮轴1-2-5上，介轮轴1-2-5支撑在小齿轮箱体1-2-1内。介轮轴1-2-5剖面类似T形，为中空结构，其大端与小齿轮箱体1-2-1一侧固定连接，其小端插入小齿轮箱体1-2-1另一侧的盲孔结构内。介轮轴1-2-5的中心孔外露的一侧用压盖1-2-7封堵，防止外部污染物进入齿轮箱内，同时防止齿轮箱内的齿轮油外泄。大齿轮1-2-8与齿轮毂1-2-9固定连接，大齿轮1-2-8与齿轮毂1-2-9通过大齿轮轴承1-2-10支撑在大齿轮箱体1-2-2上。小齿轮1-2-3与介轮1-2-4啮合传动、介轮1-2-4与大齿轮1-2-8啮合传动。

参照图7，所述的联轴器1-3主要由膜片1-3-1、传动盘1-3-2、空心轴1-3-3、内鼓形齿环1-3-4、外齿圈1-3-5等组成。传动盘1-3-2与齿轮毂1-2-9固定连接，传动盘1-3-2与空心轴1-3-3通过膜片1-3-1连接，空心轴1-3-3与内鼓形齿环1-3-4固定连接，内鼓形齿环1-3-4与外齿圈1-3-5啮合传动，构成鼓形齿传动结构，外齿圈1-3-5与车轴1-4固定连接。

参照图8、图9，所述的驱动系统1通过驱动系统悬挂装置3连接在构架上。所述的驱动系统悬挂装置3由吊杆3-1、减振器3-2、橡胶关节3-3组成。驱动系统1在一侧通过2个吊杆3-1与构架2连接，驱动系统1在另一侧通过橡胶关节3-3与构架2连接。减振器3-2的一端连接在构架2上，另一端连接在驱动系统1上，其轴线与车轴1-4的轴线夹角为锐角，其功能是在车轴1-4轴线方向上增加驱动系统1与构架2连接的刚度。

参照图10、图11、图12，所述的转向架具有驱动系统1的防脱落保护装置5，用于在驱动系统悬挂装置3失效时，防止驱动系统1掉落到轨道上，引发行车安全事故。防脱落保护装置5，由安全梁5-1、防脱落板5-2、承托座5-3组成。安全梁5-1连接在牵引电机1-1上，安全梁5-1外端向下凸起，形成类似“钩子”的形状。承托座5-3由两个板厚为t的板型构件组成，承托座5-3连接在构架2上，承托座5-3两个构件之间的距离e大于安全梁5-1的宽度s。防脱落板5-2的宽度b大于e+2*t，采用可拆卸的连接方式安装在承托座5-3上，位于安全梁5-1下方，防脱落板5-2在安全梁5-3“钩子”状凸起的正下方，设计有缺口。当驱动系统悬挂装置3失效时，驱动系统1在重力作用力下掉落，安全梁5-1落在防脱落板5-2上，安全梁5-1“钩子”状的凸起落入防脱落板5-2的缺口中，从而起到限制驱动系统1运动并防止驱动系统1掉落到轨道上的作用。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本实施例的各种等价形式的修改均落入本发明所附权利要求所限定的范围。