第5章?tīng)恳?qū)動(dòng)及緩沖連接裝置

1、軌道車(chē)輛結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)軌道車(chē)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(chē)和機(jī)車(chē)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(chē)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(chē)體懸掛，轉(zhuǎn)向架懸掛。軸懸式又稱(chēng)牽引電動(dòng)機(jī)半懸掛，架懸式和體懸式又稱(chēng)牽引電動(dòng)機(jī)全懸掛。v5.1 牽引驅(qū)動(dòng)裝置類(lèi)型v軌道車(chē)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(chē)v架懸：200km/h以下列車(chē)v體懸：200km/h以上列車(chē)v一、軸懸驅(qū)動(dòng)裝置v軸懸式牽引電動(dòng)機(jī)通常是一側(cè)通過(guò)調(diào)桿支承于轉(zhuǎn)向架，另一側(cè)通過(guò)

2、抱軸軸承支承在車(chē)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(chē)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，為簧上質(zhì)量，故稱(chēng)半懸掛。牽引電動(dòng)機(jī)的另一半質(zhì)量壓在車(chē)軸上

3、，為簧下質(zhì)量。v軸懸驅(qū)動(dòng)裝置分類(lèi)v1、剛性軸懸驅(qū)動(dòng)裝置：v 120km/h以下車(chē)輛v2、彈性軸懸驅(qū)動(dòng)裝置：v 120-160km/h以下車(chē)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(chē)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。

4、v 驅(qū)動(dòng)裝置彈性軸懸式機(jī)車(chē)其動(dòng)力學(xué)性能優(yōu)于剛性軸懸式機(jī)車(chē)，其在高速客運(yùn)機(jī)車(chē)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(chē)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

5、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(chē)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(chē)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(chē)最大運(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

6、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(chēng)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(chē)。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

7、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(chē)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(chē)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(chē)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

8、、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(chē)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(chē)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(chē)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

9、車(chē)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(chē)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電動(dòng)機(jī)彈性懸掛3驅(qū)動(dòng)小齒輪4車(chē)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)

10、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)噪音v4、便于裝配v一、聯(lián)軸器種類(lèi)及適用范圍v表5-1v二、聯(lián)軸器的選型設(shè)計(jì)v動(dòng)力布置方式v車(chē)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(xiàn)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

11、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(lèi)v一、車(chē)鉤緩沖裝置的作用： 1)減小了兩個(gè)車(chē)鉤連接表面之間的間隙，從而也降低了列車(chē)中的縱向力，提高了列車(chē)運(yùn)行的平穩(wěn)性。v2)由于車(chē)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(chē)鉤內(nèi)部零件的工作條件。v3)減小了車(chē)鉤連接表面的磨耗。v4)減小了由于兩連掛車(chē)鉤相互沖擊而產(chǎn)生的噪聲，這對(duì)于城市軌道車(chē)輛和客車(chē)尤為重要。v5)避免在意外撞車(chē)事故時(shí)，發(fā)生一個(gè)車(chē)輛爬到另一個(gè)車(chē)輛上的危險(xiǎn)。v6)簡(jiǎn)化

12、了兩車(chē)鉤縱向中心線(xiàn)高度偏差較大的車(chē)輛相互連掛的條件(例如，不同類(lèi)型的車(chē)輛，車(chē)輪及其他部件磨耗程度不同的車(chē)輛，以及空車(chē)和重車(chē))。v二、車(chē)鉤緩沖裝置的要求v1)車(chē)鉤強(qiáng)度大。2)不需要復(fù)雜的鉤尾銷(xiāo)連接結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的對(duì)心裝置。3)車(chē)鉤鉤體的結(jié)構(gòu)和鑄造工藝較為簡(jiǎn)單。v三、車(chē)鉤緩沖裝置的分類(lèi)v按牽引連接方式分:v非自動(dòng)車(chē)鉤v自動(dòng)車(chē)鉤v自動(dòng)車(chē)鉤分：v非剛性車(chē)鉤：普通列車(chē)v剛性車(chē)鉤：適用于城市軌道車(chē)輛、高速列車(chē)國(guó)產(chǎn)密接式車(chē)鉤緩沖裝置1密接式車(chē)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(chē)鉤1.國(guó)產(chǎn)密接式車(chē)鉤緩沖裝置密接式車(chē)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)

13、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(chē)鉤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。(2)作用原理該車(chē)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(chē)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(chē)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(chē)(或后車(chē))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(chē)(或前車(chē))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)?？刹鹂刹饘?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