第5章 牽引驅動及緩沖連接裝置

1、軌道車輛結構與設計軌道車輛結構與設計第五章 牽引驅動及緩沖連接裝置 動力車和機車的牽引電機是通過傳動裝置驅動輪對的，牽引電動機懸掛，是指牽引電動機的安裝方式。牽引電機和傳動裝置在動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，轉向架懸掛。軸懸式又稱牽引電動機半懸掛，架懸式和體懸式又稱牽引電動機全懸掛。v5.1 牽引驅動裝置類型v軌道車輛牽引方式：v內燃機，電動機v牽引電機布置方式：v集中式，分散式v牽引電機安裝方式：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、軸懸驅動裝置v軸懸式牽引電動機通常是一側通過調桿支承于轉向架，另一側通過

2、抱軸軸承支承在車軸上。v抱軸軸承采用滑動支承比較簡單，但其潤滑和檢查都不太方便，故從50年代開始就改用滾動軸承。v至今曾采用的有圓柱滾子軸承、調心滾子軸承和圓錐滾子軸承。v圓柱滾子軸承補脂周期長，按裝與維護比較簡單，特別是用整體外殼時這一優(yōu)點更能充分顯現出來。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整卻比較困難。v調心滾子軸承的安裝，特別是拆卸比圓錐滾子軸承更為困難，但可適應軸的彎曲。我國電力機車牽引電動機的抱軸軸承有采用調心滾子軸承的，其型號為3G3053148T。 牽引電動機質量的一半支懸在構架上，為簧上質量，故稱半懸掛。牽引電動機的另一半質量壓在車軸上

3、，為簧下質量。v軸懸驅動裝置分類v1、剛性軸懸驅動裝置：v 120km/h以下車輛v2、彈性軸懸驅動裝置：v 120-160km/h以下車輛v1、剛性軸懸驅動裝置：v剛性軸懸掛的結構是牽引電動機的一端經抱軸瓦或滾動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向架構架橫梁上懸掛端。剛性軸懸式電機懸掛示意圖v2、彈性軸懸驅動裝置：v 所謂彈性軸懸式驅動裝置，即驅動裝置一側通過裝有橡膠關節(jié)的兩個吊桿懸掛在構架橫粱上（彈性），在另一側通過一簡單的裝有橡膠關節(jié)的懸掛臂與構架橫梁相連。由于吊桿足夠長使得驅動裝置整體與構架間的橫向剛度較小，解除了其一端的橫向約束，從而減少了簧間質量和轉動慣量。

4、v 驅動裝置彈性軸懸式機車其動力學性能優(yōu)于剛性軸懸式機車，其在高速客運機車上具有明顯的技術優(yōu)勢；彈性軸懸式驅動裝置相比較于剛性軸懸式驅動裝置其在結構上的顯著特點是齒輪箱為承載式結構以及傳動軸承采用油潤滑。v 彈性軸懸式驅動裝置的牽引電機、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扭矩外，還承受整個裝置的振動沖擊力。優(yōu)點：牽引電動機半懸掛由于結構簡單、工作可靠、制造容易、成本低廉、維修方便等優(yōu)點，在電傳機車上得到廣泛應用。彈性軸懸式牽引電動機只要存在一點彈性，來自鋼軌的硬性沖擊，經過彈性元件的緩沖，使抱軸承及牽引電動機的垂向加速度大為減小，改善了牽引電動機的工作條件。牽引電動機的力矩

5、經彈性元件傳至輪對，改善了牽引齒輪副的工作條件。缺點： 簧下質量大，因而輪軌垂向動載荷大。牽引驅動裝置中的大齒輪全部質量以及牽引電動機、小齒輪和齒輪箱等約一半的質量是壓在車軸上的簧下質量；牽引電動機及牽引齒輪的工作條件差。 來自鋼軌的沖擊直接傳至牽引電動機和牽引齒輪嚙合面，牽引電動機垂向加速度大，牽引齒輪嚙合面的接觸動應力大，影響它們的工作可靠性及使用壽命。因此，隨著機車速度的提高，牽引電動機半懸掛不再適應要求而要采用牽引電動機全懸掛。一般情況下，機車最大運用速度不超過120km/h，可以采用牽引電動機半懸掛。 牽引電動機抱軸承的技術狀態(tài)對驅動裝置的工作有重大影響。v二、架懸驅動裝置v架懸式懸

6、掛牽引電動機固裝在轉向架構架上，牽引電動機全部是簧上質量，故又稱全懸掛式。牽引電動機架懸式由于簧下質量小，適用于快速和高速機車。架懸式牽引電動機和轉向架構架一起振動，與電樞軸上的小齒輪相嚙合的大齒輪也必須隨構架振動，使大小齒輪的中心距保持不變。把從動大齒輪上的力矩傳到輪對的驅動裝置上是架懸式的關鍵技術。該驅動裝置必須是彈性的，以適應轉向架構架相對于輪對各方向的振動位移。不同的電機懸掛方式，其驅動裝置也就不同，采用架懸式電機懸掛現有兩種驅動形式：v輪對空心軸架懸式（兩級）驅動v電機空心軸架懸式（兩級）驅動。優(yōu)缺點：電機空心軸驅動裝置布置緊湊、尺寸小、重量輕，其缺點是簧下質量較大、牽引電動機長度縮

7、短，對提高功率不利。另外，整個傳動系統的扭轉剛度較小，如果各彈性元件的剛度選擇及匹配不恰當，會使輪軌間的黏滑振動增大，容易誘發(fā)空轉，影響機車黏著牽引力的正常發(fā)揮。v1、輪對空心軸兩級彈性驅動v有2個彈性聯軸器vSS7E型、SS8型及SS9型電力機車采用的是輪對空心軸全懸掛方式。牽引電動機的兩端均通過彈性吊掛與轉向架構架橫梁相連，并在車軸上加上了一根空心軸，其一端通過彈性元件（六連桿機構和橡膠關節(jié)）與輪連接，另一端同樣通過彈性元件與驅動大齒輪連接。v2、電機空心軸驅動裝置v3、大變位聯軸器電機架懸驅動裝置v4、牽引電機、齒輪箱、空心套、制動盤一體化架懸驅動裝置v5、單電機構架內置架懸驅動裝置v6

8、、獨立輪外置電機縱向驅動裝置v7、獨立輪軸端橫向驅動裝置v8、單電機縱向萬向軸驅動裝置v三、體懸驅動裝置v這種懸掛方式通常是把牽引電動機懸掛在車體的底部，使其成為二系彈簧以上的質量。這樣一來，轉向架構架的質量及回轉慣性矩就大為減小，容易保持轉向架高速時的蛇形穩(wěn)定性，對減輕輪軌的垂向及橫向動載荷也有所幫助。各國高速動力車轉向架的發(fā)展都經歷了從架懸到體懸的過程。v 單從垂向平穩(wěn)性及減輕垂向動作用力的角度來講，架懸已較好地解決了這一問題，而體懸則可認為是進一步減小橫向動作用力的需要。v 高速機車的運行速度超過200250km/h時，為了減輕轉向架構架的質量，以提高轉向架的蛇行穩(wěn)定性，把牽引電動機移至

9、車體上，成為體懸掛方式。優(yōu)缺點：牽引電機采用體懸掛的方式可以使得簧下不能通過彈簧進行緩沖的重量大大減輕，這樣減輕了車輛對鋼軌的沖擊力，并改善了電機與齒輪組的工作條件，相對于軸懸式來說，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、體懸驅動裝置v1、橫向三爪萬向軸體懸驅動裝置爪形軸承傳動裝置1牽引電動機2電動機彈性懸掛3驅動小齒輪4車軸上大齒輪5減速齒輪箱6爪形軸承7制動盤v2、輪對雙空心軸半體懸驅動裝置橫向牽引電動機空心軸式傳動裝置1牽引電動機2小齒輪3驅動軸4大齒輪5空心軸6聯軸器7減速齒輪箱8制動盤v3、縱向萬向軸體懸驅動裝置對角配置的單獨軸一縱向傳動

10、裝置1牽引電動機2連桿軸3驅動錐齒輪4輪軸5減速箱6制動盤v四、其他驅動方式v1、單電機縱向彈性軸驅動裝置v2、獨立輪輪轂電機驅動裝置v3、永磁同步電機驅動裝置v5.2 驅動軸系聯軸器v功能要求：v1、力矩傳遞：同心軸v2、適應軸間徑向、軸向及偏角v3、降低傳動噪音v4、便于裝配v一、聯軸器種類及適用范圍v表5-1v二、聯軸器的選型設計v動力布置方式v車速v安裝空間v三、鼓形齒式聯軸器v 鼓形齒式聯軸器屬于剛撓性聯軸器，具有徑向、軸向和角向等軸線偏差補償能力，與CL型直齒式聯軸器相比，具有結構緊湊、回轉半徑小、承載能力大、傳動效率高、噪聲低及維修周期長等優(yōu)點，因此，目前，國內外已普遍以鼓形齒替

11、代直齒式聯軸器。v 但鼓形齒式聯軸器不適宜用于要求減振、緩沖及二軸對中要求嚴格的機械。 v四、聯軸器發(fā)展方向v大承載v小型化v免維護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： 1)減小了兩個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，因此改善了自動車鉤內部零件的工作條件。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生的噪聲，這對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，發(fā)生一個車輛爬到另一個車輛上的危險。v6)簡化

12、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)車鉤強度大。2)不需要復雜的鉤尾銷連接結構和復雜的對心裝置。3)車鉤鉤體的結構和鑄造工藝較為簡單。v三、車鉤緩沖裝置的分類v按牽引連接方式分:v非自動車鉤v自動車鉤v自動車鉤分：v非剛性車鉤：普通列車v剛性車鉤：適用于城市軌道車輛、高速列車國產密接式車鉤緩沖裝置1密接式車鉤鉤頭2風管連接器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 自動車鉤1.國產密接式車鉤緩沖裝置密接式車鉤內部結構與作用原理a)連掛狀態(tài)b)解鉤狀態(tài)c)

13、待掛狀態(tài)1鉤頭2鉤舌3解鉤桿4彈簧5解鉤風缸(1)鉤頭結構車鉤的內部結構如圖所示。(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)：為車鉤連接前的準備狀態(tài)，此時鉤舌定位桿被固定在待掛位置，解鉤風缸活塞桿處于回縮狀態(tài)，此時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，凸錐插進對方車鉤相應的凹錐孔中。3)解鉤狀態(tài)：自動解鉤，即要使兩鉤分解，需由駕駛員操縱解鉤閥，壓縮空氣由總風管進入前車(或后車)的解鉤風缸，同時經解鉤風管連接器送入相連掛的后車(或前車)解鉤風缸，活塞桿向前推并帶動解鉤桿，使鉤舌轉動至開鎖位置，此時兩鉤即可解開?？刹鹂刹饘驐U向桿解解鉤鉤手柄手柄伸伸縮縮桿桿鎖閉鎖閉裝置