一种车轴齿轮箱

技术领域

本申请涉及铁路大型养路机械设计与制造技术领域，具体地，涉及一种车轴齿轮箱。

背景技术

车轴齿轮箱作为大型养路机械动力转向架的重要组成部件，其作用是为大型养路机械自走行及作业走行提供驱动力，并满足列车连挂运行的要求。传统的车轴齿轮箱结构复杂，维护和检修不便。

因此，传统的车轴齿轮箱结构复杂，维护和检修不便，是本领域技术人员急需要解决的技术问题。

在背景技术中公开的上述信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此其可能包含没有形成为本领域普通技术人员所知晓的现有技术的信息。

发明内容

本申请实施例提供了一种车轴齿轮箱，以解决传统的车轴齿轮箱结构复杂，维护和检修不便的技术问题。

根据本申请实施例提供了一种车轴齿轮箱，包括：

一级齿轮减速机构；

二级齿轮减速机构，用于与外部的机车车轴连接；

离合器，用于连接和分离所述一级齿轮减速机构和所述二级齿轮减速机构；

其中，在所述离合器连接所述一级齿轮减速机构和所述二级齿轮减速机构时，动力经所述一级齿轮减速机构，所述离合器，所述二级齿轮减速机构传递至机车车轴；在所述离合器分离所述一级齿轮减速机构和所述二级齿轮减速机构时，机车车轴的转动传递至二级齿轮减速机构。

本申请实施例由于采用以上技术方案，具有以下技术效果：

通过离合器，既能实现车轴齿轮箱控制的机车低速作业的需求，又能满足车轴齿轮箱控制的机车与列车连挂运行时机车不作业而快速走行状态，同时，结构简单，便于维护和检修。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例的车轴齿轮箱的示意图；

图2为图1所示车轴齿轮箱的剖视图；

图3为图1所示车轴齿轮箱的空心轴齿轮的剖视图；

图4为图1所示车轴齿轮箱的空心轴齿轮和中间轴安装后的示意图；

图5为图1所示车轴齿轮箱显示油泵驱动齿轮和油泵从动齿轮的示意图。

附图标记：

100一级齿轮减速机构，110输入齿轮，120空心轴齿轮，121一级中间齿轮，122空心轴，

200二级齿轮减速机构，210车轴齿轮，220二级中间齿轮，

310离合器用轴承，320中间轴，330离合器，

410驱动马达，420输入轴，430箱体，440轴用轴承，451油泵驱动齿轮，452油泵从动齿轮，453油泵，454润滑通道，

51机车车轴。

具体实施方式

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

如图1和图2所示，本申请实施例的车轴齿轮箱，包括：

一级齿轮减速机构100；

二级齿轮减速机构200，用于与外部的机车车轴51连接；

离合器330，用于连接和分离所述一级齿轮减速机构100和所述二级齿轮减速机构200；

其中，所述离合器330连接所述一级齿轮减速机构100和所述二级齿轮减速机构200时，动力经所述一级齿轮减速机构100，所述离合器330，所述二级齿轮减速机构200传递至机车车轴；所述离合器330分离所述一级齿轮减速机构100和所述二级齿轮减速机构200时，机车车轴51的转动仅传递至二级齿轮减速机构200。

本申请实施例的车轴齿轮箱，通过离合器实现将一级齿轮减速机构和二级齿轮减速机构的连接和分离。离合器连接一级齿轮减速机构和二级齿轮减速机构，此时，一级齿轮减速机构，离合器和二级齿轮减速机构，三者连接在一起，这样，动力能够经一级齿轮减速机构，离合器和二级齿轮减速机构传递至机车车轴，适用于车轴齿轮箱控制的机车作业时的低速走行状态。在离合器分离一级齿轮减速机构和二级齿轮减速机构，此时，离合器未将一级齿轮减速机构和二级齿轮减速机构连接，机车车轴的转动仅能传递至二级齿轮减速机构，不能传递至一级齿轮减速机构，适用于车轴齿轮箱控制的机车与列车连挂运行机车不作业而快速走行状态。本申请实施例的车轴齿轮箱通过离合器，既能实现车轴齿轮箱控制的机车低速作业的需求，又能满足车轴齿轮箱控制的机车与列车连挂运行时机车不作业而快速走行状态，同时，结构简单，便于维护和检修。

实施中，如图1和图2所示，车轴齿轮箱还包括驱动马达410和输入轴420，所述驱动马达410与所述输入轴420连接，所述驱动马达410作为车轴齿轮箱的动力源；具体的，驱动马达410的转轴和输入轴420之间的连接为固定连接；

所述一级齿轮减速机构100包括相互啮合的输入齿轮110和空心轴齿轮120，且所述输入轴420与所述输入齿轮110连接；具体的，所述输入轴420与所述输入齿轮110的通孔内壁固定连接。

驱动马达作为车轴齿轮箱控制的机车在作业时的动力源，驱动马达带动输入轴转动，输入轴同步转动带动空心轴齿轮转动。

这样，一级齿轮减速机构的结构简单，实现了车轴齿轮箱控制的机车在作业时的动力提供，同时，维护和检修方便。

实施中，如图1和图2所示，所述二级齿轮减速机构包括相互啮合的二级中间齿轮220和车轴齿轮210，所述车轴齿轮210用于套装在机车车轴51上。

这样，二级齿轮减速机构的结构简单，实现了车轴齿轮箱控制的机车在作业时的动力提供，同时，维护和检修方便。

实施中，如图3和图4所示，车轴齿轮箱还包括：

离合器用轴承310，所述离合器用轴承310的外圈固定在所述空心轴齿轮120的通孔的内壁；

中间轴320，与所述二级中间齿轮220的通孔内壁固定，且与所述离合器用轴承310的内圈固定，使得所述中间轴320和所述二级中间齿轮220能够相对于所述空心轴齿轮120转动；

其中，如图1和图2所示，所述离合器330用于与所述空心轴齿轮120和所述中间轴320加动力传动的连接和分离；所述离合器330与所述空心轴齿轮120和所述中间轴320连接时，所述驱动马达410带动所述输入齿轮110转动，进而带动所述空心轴齿轮120，所述离合器330，所述中间轴320，所述二级中间齿轮220，所述车轴齿轮210和机车车轴51转动；所述离合器330与所述空心轴齿轮120和所述中间轴320分离时，机车车轴51的转动带动所述车轴齿轮210转动，进而带动所述二级中间齿轮220，所述中间轴320和所述二级中间齿轮220的内圈转动。

这样，在车轴齿轮箱控制的机车需要作业，处于低速走行状态时，将离合器与所述空心轴齿轮和所述中间轴连接，驱动马达带动输入齿轮转动，由于空心轴齿轮和所述中间轴被离合器连接在一起，使得空心轴齿轮，离合器，中间轴，二级中间齿轮，车轴齿轮和机车车轴转动。实现了车轴齿轮箱控制的机车在作业时的低速走行。在车轴齿轮箱控制的机车不需要作业，而是需要与列车连挂运行时，将离合器与所述空心轴齿轮和所述中间轴分离，机车车轴的转动带动所述车轴齿轮转动，进而带动所述二级中间齿轮，所述中间轴和所述二级中间齿轮的内圈转动；此时，由于空心轴齿轮和所述中间轴被离合器之间没有连接，使得转动无法传递至空心轴齿轮，即此时，空心轴齿轮和输入齿轮转动此时是不转动的。

关于空心轴齿轮的结构，具有如下特点。

实施中，如图1和图2所示，所述空心轴齿轮120包括：

一级中间齿轮121，所述输入齿轮110和所述一级中间齿轮121啮合，所述离合器用轴承310固定在所述一级中间齿轮121的通孔内壁处；

空心轴122，所述空心轴122固定在所述一级中间齿轮121的一侧，且与所述离合器330位于同一侧，所述空心轴122的内壁和所述离合器用轴承310的内圈相平；

所述中间轴320靠近所述离合器的一端具有凸出的小径端，所述空心轴122的内壁和所述中间轴320的小径端之间形成间隙；

其中，所述离合器330具体用于在所述空心轴122和所述中间轴320的小径端的间隙处连接和分离。

一级中间齿轮实现了与输入齿轮的啮合，也为离合器用轴承提供了安装位置。空心轴的存在为离合器与空心轴的中间轴的连接和分离提供了连接和分离的空间。

具体的，一级中间齿轮和空心轴是一个整体，即空心轴齿轮是一体化结构。

实施中，如图1和图2所示，所述中间轴320和所述空心轴122的轴心线重合；这样，使得中间轴和空心轴的磨损较小，不易损坏；

所述机车车轴51，所述中间轴320，所述空心轴122的轴心线位于同一平面；

所述输入齿轮110位于所述中间轴320斜上方，经过所述输入齿轮110的轴心线和所述机车车轴的平面与所述中间轴320的轴心线和所述机车车轴之间的夹角为锐角且大于等于20度小于等于60度。

所述输入齿轮位于所述中间轴斜上方的设置方式，有效的利用了输入齿轮和所述中间轴之上的空间，使得在输入齿轮和所述中间轴的横向排列方向车轴齿轮箱的尺寸能够控制的较小。

具体的，经过所述输入齿轮110的轴心线和所述机车车轴的平面与所述中间轴320的轴心线和所述机车车轴之间的夹角为45度。

实施中，如图1和图2所示，车轴齿轮箱还包括：

箱体430，所述机车车轴51用于贯穿所述箱体430的中部，所述一级齿轮减速机构100，所述二级齿轮减速机构200，所述中间轴320设置在所述箱体430内；

飞溅润滑用润滑油，所述飞溅润滑用润滑油位于所述箱体430内，浸润所述一级中间齿轮121和所述车轴齿轮210。

箱体内部的飞溅润滑用润滑油，浸润了所述一级中间齿轮和所述车轴齿轮。由于输入齿轮与空心轴齿轮的一级中间齿轮啮合，车轴齿轮和二级中间齿轮啮合，就能够实现一级中间齿轮和二级中间齿轮的润滑。

具体的，所述箱体为铸造箱体，材质选用ZG230-450的铸造碳钢，箱体壁厚不超过16毫米。所述箱体有如下优点：重量轻，造价低，箱壁薄，箱体散热性能好。

实施中，如图1所示，车轴齿轮箱还包括轴用轴承440；

所述输入轴110的两端分别通过所述轴用轴承440与所述箱体430安装；

所述中间轴320远离所述离合器的一端通过所述轴用轴承440和所述箱体430安装；

所述机车车轴51的两端分别通过所述轴用轴承440与所述箱体430安装。

这样，每个轴，包括输入轴，中间轴，机车车轴都通过轴用轴承实现与箱体的安装。

为了实现对轴用轴承的润滑。实施中，如图1和图5所示，车轴齿轮箱还包括油泵润滑系统，所述油泵润滑系统包括：

油泵驱动齿轮451，位于所述箱体430内，且所述机车车轴51用于固定在所述油泵驱动齿轮451的通孔处；

油泵从动齿轮452，位于所述箱体430内，且与所述油泵从动齿轮452与所述油泵驱动齿轮451啮合；

油泵453，所述油泵453位于所述箱体430内，且通过所述箱体预留的通孔与所述油泵从动齿轮452连接，所述油泵驱动齿轮451作为所述油泵的动力源；

连接管，位于所述箱体430外侧，且连接所述油泵453和各个所述轴用轴承440；具体的，连接管为软管；

分流阀块，设置在所述油泵和所述连接管连接的位置；

其中，所述机车车轴51转动时，带动所述油泵驱动齿轮451和所述油泵从动齿轮452转动，使得所述油泵453内的润滑油经所述分流阀块分流后通过所述连接管为所述轴用轴承440润滑。

这样，只要机车车轴转动，就会对各个轴用轴承进行强制润滑。

具体的，所述连接管是液压连接管。

实施中，如图4所示，所述油泵润滑系统还包括：

润滑通道454，设置在所述中间轴320内，所述润滑通道454的一端连通所述油泵453，另一端连通所述离合器用轴承310，对所述离合器用轴承310进行润滑。

通过润滑通道，实现了对离合器用轴承的分离。这样，车轴齿轮箱内的轴承，包括离合器用轴承和轴用轴承，都进行了润滑。

这样，本申请实施例的车轴齿轮箱采用了对轴承进行油泵强制润滑和对齿轮进行齿轮飞溅润滑相结合的润滑方式。

实施中，本申请的车轴齿轮箱主要特点在于低速运行摩擦片离合器换挡，离合器采用摩擦片离合器，包括电磁离合器或者气动离合器或者液压离合器。

实施中，所述驱动马达与所述输入轴通过内外花键套接安装，所述驱动马达具有外花键，所述输入轴具有内花键；

输入轴与所述输入齿轮之间是过盈配合，输入齿轮套装于所述输入轴；

所述离合器和所述空心轴通过两者的内外花键套接安装，所述离合器和所述中间轴的小径端通过两者的内外花键套接安装。

这样，能够方便的实现驱动马达与所述输入轴的安装，安装后，驱动马达与所述输入轴的位置相对固定。离合器，与所述空心轴和中间轴的小径端各自通过内外花键套接安装，既能实现通过空心轴，离合器和中间轴连接，又能将实现离合器和两者都实现分离。

实施中，所述输入齿轮，所述一级中间齿轮，所述二级中间齿轮和所述车轴齿轮各自为圆柱直齿轮；

所述输入齿轮的齿数大于等于18个小于等于25个，所述输入齿轮的齿宽大于等于40毫米小于等于60毫米；

所述一级中间齿轮的齿数大于等于70个小于等于85个，所述一级中间齿轮的齿宽大于等于40毫米小于等于60毫米；

所述二级中间齿轮的齿数大于等于14个小于等于25个，所述二级中间齿轮的齿宽大于等于90毫米小于等于105毫米；

所述车轴齿轮的齿数大于等于90个小于等于100个，所述车轴齿轮的齿宽大于等于90毫米小于等于105毫米。

实施中，所述输入齿轮的齿数为22个，所述输入齿轮的齿宽为50毫米；

所述一级中间齿轮的齿数为78个，所述一级中间齿轮的齿宽为50毫米；

所述二级中间齿轮的齿数为19个，所述二级中间齿轮的齿宽为97毫米；

所述车轴齿轮的齿数为96个，所述车轴齿轮的齿宽为97毫米；

具体的，所述输入齿轮，所述一级中间齿轮，所述二级中间齿轮和所述车轴齿轮的材质选用钢号为17CrNiMo6的材料。

本申请实施例的车轴齿轮箱的采用油泵强制润滑和齿轮飞溅润滑相结合的润滑方式，轴承采用油泵强制润滑，齿轮采用飞溅润滑。低速运行时主要由油泵提供润滑油强制润滑各轴承部位，每对啮合齿轮的大齿轮(包括一级中间齿轮和车轴齿轮)保证浸油润滑，可确保润滑和带走热量；高速运行时，在油泵强制润滑的同时，啮合齿轮飞溅起来的润滑油对各润滑点起辅助润滑作用。润滑系统管路布置在箱体外侧，管路用液压连接管，采用分流阀块分流，经阀块分流到各个轴承润滑点。

具体的，所述离合器采用摩擦片离合器。

具体的，所述摩擦片离合器采用液压摩擦片离合器。

具体的，所述驱动马达采用液压驱动马达。

具体的，一级中间齿轮的通孔内壁处沿长度方向安装两个离合器用轴承，所述离合器用轴承采用圆柱滚子轴承。

本申请实施例的车轴齿轮箱的工作原理及工作流程如下：在机车低速运行时该车轴齿轮箱采用二级减速。当机车低速运行时，动力由所述驱动马达输入，通过所述输入齿轮传递至一级减速机构的输入齿轮和一级中间齿轮，此时离合器为增压吸合状态，动力经由所述一级中间齿轮传至所述离合器，此时动力经由所述离合器传至所述中间轴，然后动力传至二级减速齿轮机构的二级中间齿轮和车轴齿轮处，最后动力传至机车车轴，驱动机车走行作业。与列车连挂运行时，所述离合器处于卸压分离状态，虽然此时机车车轴带动二级减速机构的二级中间齿轮和车轴齿轮啮合转动，但动力仅传至中间轴和离合器用轴承的内圈，无法传至一级中间齿轮，所述离合器起到切断动力传输路径的目的。

本申请实施例的车轴齿轮箱的换挡方法如下：

当控制系统发出低速作业走行指令时，摩擦片离合器进压力油，此时离合器处于增压吸合状态，动力由驱动马达传至一级减速齿轮机构，经由离合器传至二级齿轮减速机构，最后动力传至机车车轴，驱动机车作业走行。

当控制系统发出连挂运行指令时，摩擦片离合器卸压，此时离合器处于卸压分离状态，切断一级减速机构与二级减速机构之间的动力传递，动力仅传至中间轴，机车进入连挂运行状态。

本申请实施例的车轴齿轮箱控制的机车作业走行速度在0～10km/h(即机车走行速度是低速运行)范围内，与列车连挂运行的最高速度能够达到120km/h，且与列车连挂运行时车轴齿轮箱无动力输出。依据车轴齿轮箱在转向架上布置的空间位置小，工作强度高，工况恶劣，要求重量轻等特点，本申请实施例的车轴齿轮箱能满足整车的使用要求，而且价格低廉，性能稳定可靠。

本申请实施例的车轴齿轮箱具有下列优点和效果：空间结构紧凑，车轴齿轮箱重量轻；箱壁薄，散热性能好；工作强度高，性能稳定可靠；作业走行速度在0～10km/h范围内，连挂运行最高速度120km/h，与列车连挂运行时车轴齿轮箱无动力输出。

在本申请及其实施例的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“高度”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请及其实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请及其实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

上文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同机构。为了简化本申请的公开，上文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。