第5章 牽引驅(qū)動(dòng)及緩沖連接裝置

1、軌道車輛結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)軌道車輛結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 第五章 牽引驅(qū)動(dòng)及緩沖連接裝置 動(dòng)力車和機(jī)車的牽引電機(jī)是通過(guò)傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)輪 對(duì)的，牽引電動(dòng)機(jī)懸掛，是指牽引電動(dòng)機(jī)的安裝方式。 牽引電機(jī)和傳動(dòng)裝置在動(dòng)力車上有不同的懸掛方式， 常用的懸掛方式有以下三種：抱軸式懸掛，車體懸掛， 轉(zhuǎn)向架懸掛。軸懸式又稱牽引電動(dòng)機(jī)半懸掛，架懸式 和體懸式又稱牽引電動(dòng)機(jī)全懸掛。 v5.1 牽引驅(qū)動(dòng)裝置類型 v軌道車輛牽引方式： v內(nèi)燃機(jī)，電動(dòng)機(jī) v牽引電機(jī)布置方式： v集中式，分散式 v牽引電機(jī)安裝方式： v軸懸：低速列車 v架懸：200km/h以下列車 v體懸：200km/h以上列車 v一、軸懸驅(qū)動(dòng)裝置 v軸懸式牽引電動(dòng)機(jī)通常是一

2、側(cè)通過(guò)調(diào)桿支承于轉(zhuǎn)向 架，另一側(cè)通過(guò)抱軸軸承支承在車軸上。 v抱軸軸承采用滑動(dòng)支承比較簡(jiǎn)單，但其潤(rùn)滑和檢查 都不太方便，故從50年代開(kāi)始就改用滾動(dòng)軸承。 v至今曾采用的有圓柱滾子軸承、調(diào)心滾子軸承和圓錐滾子 軸承。 v圓柱滾子軸承補(bǔ)脂周期長(zhǎng)，按裝與維護(hù)比較簡(jiǎn)單，特別是 用整體外殼時(shí)這一優(yōu)點(diǎn)更能充分顯現(xiàn)出來(lái)。 v圓錐滾子軸承的安裝剛度好，有利于保證齒輪的嚙合精度， 但其裝拆與軸向游隙的調(diào)整卻比較困難。 v調(diào)心滾子軸承的安裝，特別是拆卸比圓錐滾子軸承更為困 難，但可適應(yīng)軸的彎曲。我國(guó)電力機(jī)車牽引電動(dòng)機(jī)的抱軸 軸承有采用調(diào)心滾子軸承的，其型號(hào)為3G3053148T。 牽引電動(dòng)機(jī)質(zhì)量的一半支懸在構(gòu)架上

3、，為簧上質(zhì)量，故稱 半懸掛。牽引電動(dòng)機(jī)的另一半質(zhì)量壓在車軸上，為簧下質(zhì)量。 v軸懸驅(qū)動(dòng)裝置分類 v1、剛性軸懸驅(qū)動(dòng)裝置： v 120km/h以下車輛 v2、彈性軸懸驅(qū)動(dòng)裝置： v 120-160km/h以下車輛 v1、剛性軸懸驅(qū)動(dòng)裝置： v剛性軸懸掛的結(jié)構(gòu)是牽引電動(dòng)機(jī)的一端經(jīng)抱軸瓦或 滾動(dòng)軸承剛性地支承在車軸的抱軸頸上抱軸端； 另一端彈性地懸掛在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架橫梁上懸掛端。 剛性軸懸式電機(jī)懸掛示意圖 v2、彈性軸懸驅(qū)動(dòng)裝置： v 所謂彈性軸懸式驅(qū)動(dòng)裝置，即驅(qū)動(dòng)裝置一側(cè)通 過(guò)裝有橡膠關(guān)節(jié)的兩個(gè)吊桿懸掛在構(gòu)架橫粱上（彈 性），在另一側(cè)通過(guò)一簡(jiǎn)單的裝有橡膠關(guān)節(jié)的懸掛 臂與構(gòu)架橫梁相連。由于吊桿足夠長(zhǎng)使得

4、驅(qū)動(dòng)裝置 整體與構(gòu)架間的橫向剛度較小，解除了其一端的橫 向約束，從而減少了簧間質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 v 驅(qū)動(dòng)裝置彈性軸懸式機(jī)車其動(dòng)力學(xué)性能優(yōu)于剛性軸懸式 機(jī)車，其在高速客運(yùn)機(jī)車上具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)；彈性軸懸 式驅(qū)動(dòng)裝置相比較于剛性軸懸式驅(qū)動(dòng)裝置其在結(jié)構(gòu)上的顯著 特點(diǎn)是齒輪箱為承載式結(jié)構(gòu)以及傳動(dòng)軸承采用油潤(rùn)滑。 v 彈性軸懸式驅(qū)動(dòng)裝置的牽引電機(jī)、齒輪箱和懸掛橫梁是 主要的承力部件，它們除了承受牽引電機(jī)扭矩外，還承受整 個(gè)裝置的振動(dòng)沖擊力。 優(yōu)點(diǎn)：牽引電動(dòng)機(jī)半懸掛由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、制造容 易、成本低廉、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，在電傳機(jī)車上得到廣泛應(yīng) 用。彈性軸懸式牽引電動(dòng)機(jī)只要存在一點(diǎn)彈性，來(lái)自鋼軌的

5、硬性沖擊，經(jīng)過(guò)彈性元件的緩沖，使抱軸承及牽引電動(dòng)機(jī)的 垂向加速度大為減小，改善了牽引電動(dòng)機(jī)的工作條件。牽引 電動(dòng)機(jī)的力矩經(jīng)彈性元件傳至輪對(duì)，改善了牽引齒輪副的工 作條件。 缺點(diǎn)： 簧下質(zhì)量大，因而輪軌垂向動(dòng)載荷大。牽引驅(qū)動(dòng)裝置中的 大齒輪全部質(zhì)量以及牽引電動(dòng)機(jī)、小齒輪和齒輪箱等約一半 的質(zhì)量是壓在車軸上的簧下質(zhì)量； 牽引電動(dòng)機(jī)及牽引齒輪的工作條件差。 來(lái)自鋼軌的沖擊直 接傳至牽引電動(dòng)機(jī)和牽引齒輪嚙合面，牽引電動(dòng)機(jī)垂向加速 度大，牽引齒輪嚙合面的接觸動(dòng)應(yīng)力大，影響它們的工作可 靠性及使用壽命。因此，隨著機(jī)車速度的提高，牽引電動(dòng)機(jī) 半懸掛不再適應(yīng)要求而要采用牽引電動(dòng)機(jī)全懸掛。一般情況 下，機(jī)車最大

6、運(yùn)用速度不超過(guò)120km/h，可以采用牽引電動(dòng)機(jī) 半懸掛。 牽引電動(dòng)機(jī)抱軸承的技術(shù)狀態(tài)對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置的工作有重大影 響。 v二、架懸驅(qū)動(dòng)裝置 v架懸式懸掛牽引電動(dòng)機(jī)固裝在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上，牽引電動(dòng)機(jī) 全部是簧上質(zhì)量，故又稱全懸掛式。牽引電動(dòng)機(jī)架懸式由 于簧下質(zhì)量小，適用于快速和高速機(jī)車。架懸式牽引電動(dòng) 機(jī)和轉(zhuǎn)向架構(gòu)架一起振動(dòng)，與電樞軸上的小齒輪相嚙合的 大齒輪也必須隨構(gòu)架振動(dòng)，使大小齒輪的中心距保持不變。 把從動(dòng)大齒輪上的力矩傳到輪對(duì)的驅(qū)動(dòng)裝置上是架懸式的 關(guān)鍵技術(shù)。該驅(qū)動(dòng)裝置必須是彈性的，以適應(yīng)轉(zhuǎn)向架構(gòu)架 相對(duì)于輪對(duì)各方向的振動(dòng)位移。不同的電機(jī)懸掛方式，其 驅(qū)動(dòng)裝置也就不同，采用架懸式電機(jī)懸掛現(xiàn)有兩

7、種驅(qū)動(dòng)形 式： v輪對(duì)空心軸架懸式（兩級(jí)）驅(qū)動(dòng) v電機(jī)空心軸架懸式（兩級(jí)）驅(qū)動(dòng)。 優(yōu)缺點(diǎn)：電機(jī)空心軸驅(qū)動(dòng)裝置布置緊湊、尺寸小、重量輕，其 缺點(diǎn)是簧下質(zhì)量較大、牽引電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)度縮短，對(duì)提高功率不利。 另外，整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)剛度較小，如果各彈性元件的剛度 選擇及匹配不恰當(dāng)，會(huì)使輪軌間的黏滑振動(dòng)增大，容易誘發(fā)空 轉(zhuǎn)，影響機(jī)車黏著牽引力的正常發(fā)揮。 v1、輪對(duì)空心軸兩級(jí)彈性驅(qū)動(dòng) v有2個(gè)彈性聯(lián)軸器 vSS7E型、SS8型及SS9型電力機(jī)車采用的是輪對(duì)空 心軸全懸掛方式。牽引電動(dòng)機(jī)的兩端均通過(guò)彈性吊 掛與轉(zhuǎn)向架構(gòu)架橫梁相連，并在車軸上加上了一根 空心軸，其一端通過(guò)彈性元件（六連桿機(jī)構(gòu)和橡膠 關(guān)節(jié)）與輪連

8、接，另一端同樣通過(guò)彈性元件與驅(qū)動(dòng) 大齒輪連接。 v2、電機(jī)空心軸驅(qū)動(dòng)裝置 v3、大變位聯(lián)軸器電機(jī)架懸驅(qū)動(dòng)裝置 v4、牽引電機(jī)、齒輪箱、空心套、制動(dòng)盤(pán)一體化架 懸驅(qū)動(dòng)裝置 v5、單電機(jī)構(gòu)架內(nèi)置架懸驅(qū)動(dòng)裝置 v6、獨(dú)立輪外置電機(jī)縱向驅(qū)動(dòng)裝置 v7、獨(dú)立輪軸端橫向驅(qū)動(dòng)裝置 v8、單電機(jī)縱向萬(wàn)向軸驅(qū)動(dòng)裝置 v三、體懸驅(qū)動(dòng)裝置 v這種懸掛方式通常是把牽引電動(dòng)機(jī)懸掛在車體的底部，使 其成為二系彈簧以上的質(zhì)量。這樣一來(lái)，轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的質(zhì) 量及回轉(zhuǎn)慣性矩就大為減小，容易保持轉(zhuǎn)向架高速時(shí)的蛇 形穩(wěn)定性，對(duì)減輕輪軌的垂向及橫向動(dòng)載荷也有所幫助。 各國(guó)高速動(dòng)力車轉(zhuǎn)向架的發(fā)展都經(jīng)歷了從架懸到體懸的過(guò) 程。 v 單從垂向

9、平穩(wěn)性及減輕垂向動(dòng)作用力的角度來(lái)講，架懸 已較好地解決了這一問(wèn)題，而體懸則可認(rèn)為是進(jìn)一步減小 橫向動(dòng)作用力的需要。 v 高速機(jī)車的運(yùn)行速度超過(guò)200250km/h時(shí)，為了減輕 轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的質(zhì)量，以提高轉(zhuǎn)向架的蛇行穩(wěn)定性，把牽引 電動(dòng)機(jī)移至車體上，成為體懸掛方式。 優(yōu)缺點(diǎn)：牽引電機(jī)采用體懸掛的方式可以使得簧下不能通過(guò) 彈簧進(jìn)行緩沖的重量大大減輕，這樣減輕了車輛對(duì)鋼軌的沖 擊力，并改善了電機(jī)與齒輪組的工作條件，相對(duì)于軸懸式來(lái) 說(shuō)，軸懸式有一半的重量要直接沖擊鋼軌，在同樣沖擊力的 情況下，很明顯要比軸懸跑得快。 v三、體懸驅(qū)動(dòng)裝置 v1、橫向三爪萬(wàn)向軸體懸驅(qū)動(dòng)裝置 爪形軸承傳動(dòng)裝置 1牽引電動(dòng)機(jī) 2

10、電動(dòng)機(jī)彈性懸掛 3驅(qū)動(dòng)小齒輪 4車軸上大齒輪 5減速齒輪箱 6爪形軸承 7制動(dòng)盤(pán) v2、輪對(duì)雙空心軸半體懸驅(qū)動(dòng)裝置 橫向牽引電動(dòng)機(jī) 空心軸式傳動(dòng)裝 置 1牽引電動(dòng)機(jī) 2小齒輪 3驅(qū)動(dòng)軸 4大齒輪 5空心軸 6聯(lián)軸器 7減速齒輪箱 8制動(dòng)盤(pán) v3、縱向萬(wàn)向軸體懸驅(qū)動(dòng)裝置 對(duì)角配置的單獨(dú)軸一 縱向傳動(dòng)裝置 1牽引電動(dòng)機(jī) 2連桿軸 3驅(qū)動(dòng)錐齒輪 4輪軸 5減速箱 6制動(dòng)盤(pán) v四、其他驅(qū)動(dòng)方式 v1、單電機(jī)縱向彈性軸驅(qū)動(dòng)裝置 v2、獨(dú)立輪 輪轂電機(jī) 驅(qū)動(dòng)裝置 v3、永磁同 步電機(jī)驅(qū) 動(dòng)裝置 v5.2 驅(qū)動(dòng)軸系聯(lián)軸器 v功能要求： v1、力矩傳遞：同心軸 v2、適應(yīng)軸間徑向、軸向及偏角 v3、降低傳動(dòng)噪

11、音 v4、便于裝配 v一、聯(lián)軸器種類及適用范圍 v表5-1 v二、聯(lián)軸器的選型設(shè)計(jì) v動(dòng)力布置方式 v車速 v安裝空間 v三、鼓形齒式聯(lián)軸器 v 鼓形齒式聯(lián)軸器屬于剛撓性聯(lián)軸器，具有徑向、 軸向和角向等軸線偏差補(bǔ)償能力，與CL型直齒式 聯(lián)軸器相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊、回轉(zhuǎn)半徑小、承載 能力大、傳動(dòng)效率高、噪聲低及維修周期長(zhǎng)等優(yōu) 點(diǎn)，因此，目前，國(guó)內(nèi)外已普遍以鼓形齒替代直 齒式聯(lián)軸器。 v 但鼓形齒式聯(lián)軸器不適宜用于要求減振、緩沖 及二軸對(duì)中要求嚴(yán)格的機(jī)械。 v四、聯(lián)軸器發(fā)展方向 v大承載 v小型化 v免維護(hù) v高彈性 v低噪音 v輕量化 v5.3 緩沖連接裝置的用途及分類 v一、車鉤緩沖裝置的作用：

12、 1)減小了兩個(gè)車鉤連接表面之間的間隙，從而也降低了列車 中的縱向力，提高了列車運(yùn)行的平穩(wěn)性。 v2)由于車鉤零件的位移減小了，并且在這些零件上作用的力 也減小了，因此改善了自動(dòng)車鉤內(nèi)部零件的工作條件。 v3)減小了車鉤連接表面的磨耗。 v4)減小了由于兩連掛車鉤相互沖擊而產(chǎn)生的噪聲，這對(duì)于城 市軌道車輛和客車尤為重要。 v5)避免在意外撞車事故時(shí)，發(fā)生一個(gè)車輛爬到另一個(gè)車輛上 的危險(xiǎn)。 v6)簡(jiǎn)化了兩車鉤縱向中心線高度偏差較大的車輛相 互連掛的條件(例如，不同類型的車輛，車輪及其 他部件磨耗程度不同的車輛，以及空車和重車)。 v二、車鉤緩沖裝置的要求 v1)車鉤強(qiáng)度大。 2)不需要復(fù)雜的鉤尾

13、銷連接結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的對(duì)心裝置。 3)車鉤鉤體的結(jié)構(gòu)和鑄造工藝較為簡(jiǎn)單。 v三、車鉤緩沖裝置的分類 v按牽引連接方式分: v非自動(dòng)車鉤 v自動(dòng)車鉤 v自動(dòng)車鉤分： v非剛性車鉤：普通列車 v剛性車鉤：適用于城市軌道車輛、高速列車 國(guó)產(chǎn)密接式車鉤緩沖裝置 1密接式車鉤鉤頭2風(fēng)管連接器3橡膠金屬片式緩沖器4沖擊座 5十字頭6托梁7磨耗板8電氣連接器 自動(dòng)車鉤 1.國(guó)產(chǎn)密接式車鉤緩沖裝置 密接式車鉤內(nèi)部結(jié) 構(gòu)與作用原理 a)連掛狀態(tài)b)解鉤 狀態(tài)c)待掛狀態(tài) 1鉤頭2鉤舌 3解鉤桿4彈 簧5解鉤風(fēng)缸 (1)鉤頭結(jié)構(gòu)車鉤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。 (2)作用原理該車鉤有待掛、連接和解鉤三種狀態(tài)，如圖所示。 1)待掛狀態(tài)：為車鉤連接前的準(zhǔn)備狀態(tài)，此時(shí)鉤舌定位桿被 固定在待掛位置，解鉤風(fēng)缸活塞桿處于回縮狀態(tài)，此時(shí)半圓 形鉤舌的連接面與水平面呈40角。 2)連掛狀態(tài)：兩鉤連掛時(shí)，凸錐插進(jìn)對(duì)方車鉤相應(yīng)的凹錐孔 中。 3)解鉤狀態(tài)：自動(dòng)解鉤，即要使兩鉤分解，需由駕駛員操縱 解鉤閥，壓縮空氣由總風(fēng)管進(jìn)入前車(或后車)的解鉤風(fēng)缸，同 時(shí)經(jīng)解鉤風(fēng)管連接器送入相連掛的后車(或前車)解鉤風(fēng)缸，活 塞桿向前推并帶動(dòng)解鉤桿，使鉤舌轉(zhuǎn)動(dòng)至開(kāi)鎖位置，此時(shí)兩 鉤即可解開(kāi)。 可拆可拆導(dǎo)導(dǎo)向桿向桿解解鉤鉤手柄手柄伸伸縮縮桿桿鎖閉鎖閉裝置裝置安裝座安裝座