专利名称：一种两轴转向架及其空心轴盘形制动的架悬式驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及轨道机车技术领域，特别涉及一种两轴转向架及其空心轴盘形制动的架悬式驱动装置。
背景技术：
目前，国内客运机车或动力车两轴转向架技术还停留在上个世纪九十年代的水平，其驱动装置采用的是刚性架悬技术，基础制动采用的是踏面制动或轮盘制动，这些技术限制了 BO-BO客运机车的发展。轮盘制动的弹性架悬式驱动装置，包括带制动盘的轮对、通过轴承转动连接的轮对的车轴和牵引电机，以及将牵引电机的转矩传动至车轴上的齿轮空心轴传动机构。牵引电机和齿轮空心轴传动机构通过螺栓固定连接形成一整体驱动装置，该系统通过牵引电机一端的电机悬挂座和电机摆杆与转向架的构架弹性连接。轮盘制动的弹性架悬技术目前在·国内已得到应用，该驱动装置主要运用于三轴转向架。但是，由于该驱动装置的基础制动采用的是轮盘制动，这带来了较大的簧下重量，不利于机车的动力学性能。为了解决轮盘制动的驱动装置簧下质量大的问题，一种具有独立制动轴的弹性架悬式驱动装置应运而生，具体结构请参见图2。该驱动装置在由空心轴六连杆传动机构驱动的轮对2的车轴11的一侧设置有牵引电机1，在另一侧设有独立结构的制动轴7，该车轴
11、电机轴和制动轴7相互平行设置，车轴11的一端贯穿传动齿轮箱3，传动齿轮箱3内的输入齿轮与车轴11固定连接。牵引电机I的输出轴连接传动齿轮箱3内的输入齿轮。制动轴7通过轴承一端支撑在传动齿轮箱3上，并与传动齿轮箱3内的独立制动齿轮相连接，另一端支撑在托架6上，该托架6与牵引电机I相连接。该制动轴7上设有两个制动盘4，该制动盘4嵌入吊挂在制动钳5的钳口。在传动齿轮箱3中输入齿轮与输出齿轮相啮合，输出齿轮与独立制动轴齿轮相啮合。当机车正常运行时，牵引电机I通过输入齿轮驱动轮对2运动，从而输出齿轮驱动独立制动轴齿轮转动，此时，制动钳5的钳口呈张开状态，制动轴7空转；当机车制动时，牵引电机I动力切断，在空气动力的作用下转向架上的制动器驱动制动钳5的钳口向内移动夹紧制动盘4，阻止制动轴7旋转，利用独立制动轴齿轮与输出齿轮的啮合关系，从而阻止轮对2惯性运动，实现机车制动。上述结构的驱动装置通过独立制动轴进行制动，具有结构简单、制动可靠和维护简便的优点，但是，由于在驱动装置中独立制动轴的引入增加了驱动装置的整体重量，因此，增加了机车的簧间质量，从而不利于机车动力学性能的优化。有鉴于此，亟待针对现有高速机车驱动装置的结构进行优化设计，以解决采用现有技术的驱动装置造成的机车簧间质量过大的问题。
发明内容
针对上述缺陷，本发明的目的在于提供一种驱动装置，以解决现有技术中采用带独立制动轴式驱动装置后造成机车簧间质量过大的问题。在此基础上，本发明还提供一种应用上述驱动装置的两轴转向架。本发明提供的一种空心轴盘形制动的架悬式驱动装置，用于实现对机车的轮对的牵引与制动，包括牵引电机、传动齿轮箱、托架和制动单元，其特征在于，还包括依次套装于所述轮对的车轴上的内空心轴和外空心轴；所述内空心轴的一端与所述轮对的车轮传动连接，另一端与所述外空心轴传动连接；所述外空心轴的一端与所述传动齿轮箱传动连接，另一端与所述托架转动连接，且所述制动单元的制动盘固装于所述外空心轴的上；所述牵引电机和所述制动单元的一端均与所述托架固定连接，另一端用于与转向架的构架悬挂连接。优选地，所述悬挂连接具体为弹性连接。优选地，所述制动单元还包括含制动钳的制动器，所述制动钳和所述制动盘相对设置；所述制动器固定连接于制动横梁上，且所述制动横梁一端与所述齿轮箱固定连接，另一端与所述托架固定连接。 优选地，所述传动齿轮箱内包括与所述外空心轴固定连接的输入齿轮，和与所述牵引电机的电枢轴传动连接的输出齿轮，以及设置与两者之间的中间介轮；所述中间介轮具体包括齿轮芯和固装于其上的齿圈。本发明还提供一种两轴转向架，包括轮对；构架；牵引装置，一端用于与车体连接，另一端与所述构架连接；一系悬挂装置，设置于所述构架和所述轮对之间；二系悬挂装置、设置于所述构架和所述车体之间；驱动装置，以驱动所述轮对；其特征在于，所述驱动装置具体为如上所述的驱动装置。优选地，所述构架具体为“日”字型结构，两个所述驱动装置相对于中间梁的中心线对称设置，且所述牵引电机沿所述中心线依次弹性连接于所述中间梁上。本发明提供一种用于牵引和制动机车的轮对的空心轴盘形制动的架悬式驱动装置，该驱动装置包括牵引电机、传动齿轮箱、托架和制动单元，还包括依次套装于轮对的车轴上的内空心轴和外空心轴；内空心轴的一端与轮对的车轮传动连接，另一端与外空心轴传动连接；外空心轴的一端与传动齿轮箱传动连接，另一端与托架转动连接，且制动单元的制动盘固装于外空心轴的上；牵引电机和制动单元的一端均与所述托架固定连接，另一端用于与转向架的构架悬挂连接。当机车正常运行时，牵引电机通过与传动齿轮箱传动连接的外空心轴，带动与外空心轴传动连接的内空心轴转动，从而驱动与该内空心轴传动连接的轮对转动，此时，制动单元处于非工作状态，制动盘随外空心轴旋转；当机车制动时，电机动力切断，在空气动力的作用下，制动单元处于工作状态，制动盘阻止外空心轴转动，最终阻止与外空心轴传动连接的内空心轴转动，从而阻止轮对惯性运动，实现机车制动。较之于现有技术，本方案中通过将制动单元的制动盘直接固装于外空心轴上，该外空心轴一端与牵引电机和制动单元通过托架转动连接，另一端与传动齿轮箱传动连接，且牵引电机、传动齿轮箱、托架和制动单元相互固定连接组成的整体单元直接与转向架的构架连接，从而减小了机车的簧间质量，进而优化了机车的动力学性能，保证了机车运行过程中平稳性。本方案的一优选方案中，传动齿轮箱内包括与外空心轴固定连接的输入齿轮，和与牵引电机的电枢轴传动连接的输出齿轮，以及设置与两者之间的中间介轮；中间介轮具体包括齿轮芯和固装于其上的齿圈。通过这种设计实现了带制动盘的外空心轴与牵引电机的安装空间要求，另外，这种结构简单实用，降低了齿轮的制造难度，为今后运用检修维护提供了极大的便利。
图I示出了一种具有独立制动轴的弹性架悬式驱动装置的示意图；图2示出了一种两轴转向架主视图；
图3示出了图2的俯视图；图4示出了图2的左视图；图5示出了图3中驱动装置的主视图；图6示出了图5的俯视图。图2至图6中21牵引装置、22构架、23 —系悬挂装置、24单轴箱拉杆、25 二系悬挂装置、26驱动装置、2601输入齿轮、2602中间介轮、26021齿轮芯、26022齿圈、2603输出齿轮、2604传动齿轮箱、2605牵引电机、2606吊挂关节、2607摆杆、2608制动横梁、2609托架、2610内空心轴、2611外空心轴、2612制动单元、26121制动盘、26122制动钳、26123弹性部件、2613六连杆传动机构、27轮对、271车轴、272车轮。
具体实施例方式本发明的核心是提供一种空心轴盘形制动的架悬式驱动装置，以解决现有技术中带独立制动轴式驱动装置簧间质量大的问题。在此基础上本发明还提供一种采用上述驱动装置的两轴转向架。不失一般性，下面结合说明书附图来详细说明空心轴盘形制动的架悬式驱动装置的具体实施方案。请参见图5和图6，其中，图5示出了图3中驱动装置的主视图，图6示出了了图5的俯视图。如图6所示，本方案提供的一种用于牵引和制动机车的轮对27的空心轴盘形制动的架悬式驱动装置，该驱动装置包括牵引电机2605、传动齿轮箱2604、托架2609和制动单元2612，还包括依次套装于轮对27的车轴271上的内空心轴2610和外空心轴2611 ;内空心轴2610的一端与轮对27的车轮272传动连接，另一端与外空心轴2611传动连接；外空心轴2611的一端与传动齿轮箱2604传动连接，另一端与托架2609转动连接，且制动单元2612的制动盘26121固装于外空心轴2611的上；牵引电机2605和制动单元2612的一端均与所述托架209固定连接，另一端用于与转向架的构架悬挂连接。当机车正常运行时，牵引电机2605通过与传动齿轮箱2604传动连接的外空心轴2611，带动与外空心轴2611传动连接的内空心轴2610转动，从而驱动与该内空心轴2610传动连接的轮对27的车轮272转动，此时，制动单元2612处于非工作状态，制动盘26121随外空心轴2611旋转；当机车制动时，牵引电机2605电机动力切断，制动单元2612启动，制动盘26121阻止外空心轴2611转动，最终阻止与外空心轴2611传动连接的内空心轴2610转动，从而阻止轮对27的惯性运动，实现机车制动。较之于现有技术，本方案中通过将制动单元2612的制动盘26121直接固装于外空心轴2611上，该外空心轴2611 —端与牵引电机2604和制动单元2612通过托架2609转动连接，另一端与传动齿轮箱2604传动连接，且牵引电机2605、传动齿轮箱2604、托架2609和制动单元2612相互固定连接组成的整体单元直接与转向架的构架连接，从而减小了机车的簧间质量，进而优化了机车的动力学性能，保证了机车运行过程中平稳性。本方案中的内空心轴2610和车轮272、以及内空心轴2610和外空心轴2611之间的传动连接，是通过六连杆传动机构2613来实现的，该六连杆传动机构2613的具体结构和工作原理与现有技术相同，本领域技术人员基于现有技术完全可以实现，故在此不再赘述。当然，在满足传动功能要求且符合装配工艺的基础上，本方案也可以通过其他的传动机构·来实现三者的传动连接关系。需要说明的是，本方案中的托架2609通过深沟球轴承与外空心轴2611转动连接，车辆运行过程中其承受径向力的同时能承受一定轴向力。另外，在外空心轴2611上形成一周向法兰，传动齿轮箱内的输出齿轮2603具体为一齿圈，通过螺栓与周向法兰固定连接。该输出齿轮2603与牵引电机连接的输入齿轮2601啮合，实现了传动齿轮箱2604内传动齿轮机构与外空心轴2611的传动连接，而传动齿轮箱2604通过圆柱滚子轴承环抱于外空心轴2611上。当然，在满足加工工艺及强度要求的基础上，本方案中外空心轴2611和齿圈可整体加工而成，或者是将齿圈通过焊接或键连接方式安装在外空心轴2611上。进一步，如图6所示,本方案中的制动单元2612包括通过螺栓固装于外空心轴2611上的制动盘26121，和含制动钳26122的制动器。其中，制动钳26122和制动盘26121相对设置，且制动盘26121插入制动钳26122的钳口内。制动器固定于制动横梁2608上，且制动横梁2608的一端通过螺栓与传动齿轮箱2604固定连接，另一端通过螺栓与托架2609固定连接。需要说明的是，本方案中驱动制动钳的制动器采用空气动力驱动装置，构成该空气动力驱动装置的基本功能部件及工作原理与现有技术基本相同，本领域的技术人员基于现有技术完全可以实现，故本文不再赘述。当然，本方案中的制动器也可以采用液压或电动机构驱动装置，来实现对制动钳的控制。另外，本方案中设有两个制动盘26121，当然，根据实际需要可以设置一个或两个以上的制动盘，相应地，对应的制动钳26122也可以为一个或两个以上。为了能更直观的介绍上述驱动装置的结构，及其与转向架的构架的连接关系，请一并参见图2、图3和图4，其中，图2示出了一种两轴转向架主视图，图3示出了图2的俯视图，图4示出了图2的左视图。进一步，如图3、图4和图5所示，本方案中的牵引电机2605、传动齿轮箱2604、托架2609和制动单元2612通过螺栓连接为一整体，该驱动装置的制动横梁2608通过带橡胶关节的两个摆杆2607与转向架的构架22的前端梁或后端梁弹性连接，牵引电机2605的吊挂关节2606与构架22的中间横梁弹性连接，从而实现驱动装置26与构架22等簧间质量的惯性解耦，实现弹性架悬。通过这种设计解决了驱动装置与转向架构架刚性架悬式连接，而造成转向架高速失稳的问题。另外，为了满足带制动盘的外空心轴2611与牵引电机2605的安装空间要求，本方案在输入齿轮2601和输出齿轮2603之间设置了中间介轮2602，该中间介轮2602具体包括齿轮芯26021和通过螺栓固装于其上的齿圈26022。这种结构简单实用，降低了齿轮的制造难度，为今后运用检修维护提供了极大的便利。当然，中间介轮2602的齿轮芯26021和齿圈26022，也可通过焊接等其他方式固定连接。另外，通过双级齿轮传动可实现大传动比。当然，在满足加工工艺及强度要求的基础上，本方案中中间介轮的齿轮芯和齿圈可整体加工而成，或者是将齿圈通过焊接或键连接方式安装在齿轮芯上。同理，外空心轴和输出齿轮可整体加工而成。另外，由于本方案中中间介轮主要承受径向载荷，因此采用圆柱滚子轴承作为其支撑轴承，当然，在满足承载能力要求及装配工艺要求的基础上，也可以采用其他类型的支撑方式。
可以理解，在符合装配尺寸要求的基础上，本方案中传动齿轮箱内的传动齿轮也可以采用单级齿轮传动来实现牵引电机力矩的传递。牵引电机2605的电枢轴无需联轴器直接插装于传动齿轮箱2604的安装孔内，输入齿轮2601直接套装于该电枢轴上。这种结构设计将传动齿轮箱2605、输入齿轮2601和牵引电机2605的各相关零部件有机镶嵌组合，结构紧凑合理、技术先进。需要说明的是，在满足功能需求及装配时组件间不发生位置干涉的前提下，本方案中输入齿轮和电枢轴也可以采用压装和键连接的安装方式。此外，牵引电机的电枢轴与输入齿轮未采用联轴器而直接连接，简化了齿轮传动系统的结构。可以理解，本方案中电枢轴和输入齿轮的连接方式也可以米用异于本方案中的方式，例如，输入齿轮固装于一中间轴上，再通过刚性或柔性联轴器连接，以传递牵引电机的旋转力矩。进一步，如图6所示，本方案中在制动钳26122的钳口相对夹紧面上设置了弹性部件26123，该弹性部件26123通过开设于夹紧面上的燕尾槽固定连接，这样，避免了在机车制动过程中产生的噪音，以及两配合面的磨损，从而提高了空心轴轴盘制动机构的使用寿命。另外，弹性部件通过燕尾槽直接嵌装于钳口上，通过这种设计实现了两者的简单拆装。当然，弹性部件也可以通过螺纹连接或粘结的方式与钳口固定。需要强调的是，本方案中的制动盘26121是通过螺栓套装于外空心轴2611上，可以理解在满足强度和加工工艺的要求的基础上，两者也可以通过焊接、铆接或粘接的方式固定，当然，制动盘和外空心轴还可以整体加工成型。除上述空心轴盘形制动的架悬式驱动装置外，本发明还提供一种采用上述驱动装置的两轴高速转向架。具体结构请参见图2、图3和图4。如图2所示，该两轴高速转向架包括轮对27、构架22 ;—端用于与车体连接，另一端与构架22连接的牵引装置21 ;设置于构架和轮对之间一系悬挂装置23，以及设置于构架22和车体之间的二系悬挂装置25。其中，该构架22呈“日”字型结构，包括前端梁、后端梁以及连接两者的侧梁，还包括与前、后端梁平行设置，且两端分别于两侧梁固定连接的中间横梁，一系悬挂装置由4组刚弹簧和单轴箱拉杆24组成。可以理解，该两轴转向架内基本功能部件及工作原理与现有技术基本相同，本领域的技术人员基于现有技术完全可以实现，故本文不再赘述。需要强调的是，如图3所示，本方案中两个驱动装置26相对于中间梁的中心线对称设置，且牵引电机上的吊挂关节2606沿所述中心线依次弹性连接于所述中间梁上。通过这种布置方式，转向架系统的垂向力分布均匀，降低了机车的簧间质量，减小了构架的尺寸，具有优秀的动力学性能，可广泛适用于两轴式快速客运电力机车，或动车组动力集中式动力车。以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何 在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
权利要求
1.一种空心轴盘形制动的架悬式驱动装置，用于实现对机车的轮对的牵引与制动，其特征在于，包括牵引电机、传动齿轮箱、托架和制动单元，其特征在于，还包括依次套装于所述轮对的车轴上的内空心轴和外空心轴；所述内空心轴的一端与所述轮对的车轮传动连接，另一端与所述外空心轴传动连接；所述外空心轴的一端与所述传动齿轮箱传动连接，另一端与所述托架转动连接，且所述制动单元的制动盘固装于所述外空心轴的上；所述牵引电机和所述制动单元的一端均与所述托架固定连接，另一端用于与转向架的构架悬挂连接。
2.根据权利要求I所述的空心轴盘形制动的架悬式驱动装置，其特征在于，所述悬挂连接具体为弹性连接。
3.根据权利要求2所述的空心轴盘形制动的架悬式驱动装置，其特征在于，所述制动单元还包括含制动钳的制动器，所述制动钳和所述制动盘相对设置；所述制动器固定连接于制动横梁上，且所述制动横梁一端与所述齿轮箱固定连接，另一端与所述托架固定连接。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的空心轴盘形制动的架悬式驱动装置，其特征在于，所述传动齿轮箱内包括与所述外空心轴固定连接的输出齿轮，和与所述牵引电机的电枢轴传动连接的输入齿轮，以及设置与两者之间的中间介轮；所述中间介轮具体包括齿轮芯和固装于其上的齿圈。
5.—种两轴转向架，包括 轮对； 构架； 牵引装置，一端用于与车体连接，另一端与所述构架连接； 一系悬挂装置，设置于所述构架和所述轮对之间； 二系悬挂装置、设置于所述构架和所述车体之间； 驱动装置，以驱动所述轮对；其特征在于，所述驱动装置具体为如权利要求I至4中任一项所述的驱动装置。
6.根据权利要求5所述的两轴转向架，其特征在于，所述构架具体为“日”字型结构，两个所述驱动装置相对于中间梁的中心线对称设置，且所述牵引电机沿所述中心线依次弹性连接于所述中间梁上。
全文摘要
本发明公开一种用于牵引和制动机车的轮对的空心轴盘形制动的架悬式驱动装置，该驱动装置包括牵引电机、传动齿轮箱、托架和制动单元，还包括依次套装于轮对的车轴上的内空心轴和外空心轴；内空心轴的一端与轮对的车轮传动连接，另一端与外空心轴传动连接；外空心轴的一端与传动齿轮箱传动连接，另一端与托架转动连接，且制动单元的制动盘固装于外空心轴的上；牵引电机和制动单元的一端均与所述托架固定连接，另一端用于与转向架的构架悬挂连接。较之于现有技术，上述结构的驱动装置，减小了机车的簧间质量，进而优化了机车的动力学性能，保证了机车运行过程中平稳性。在此基础上，本发明还公开一种应用上述驱动装置的两轴转向架。
文档编号B61F3/02GK102874273SQ20121041790
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月26日 优先权日2012年10月26日
发明者陈喜红, 陈国胜, 李冠军, 陈清明, 李正光, 廖志伟, 曾艳梅, 易兴利, 晋军辉, 陈晓峰, 黄明高, 邹文辉, 王德新, 伍玉刚, 谢加辉, 蒲全卫 申请人:南车株洲电力机车有限公司