液力—液压综合传动车轴齿轮箱的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高速铁路维护作业车辆的液力—液压综合传动车轴齿轮箱，包括箱体总成、马达输入花键轴总成、输入齿轮轴总成、中间轴总成、输出轴总成、换档机构总成、拉臂总成、润滑系统、密封结构和通气器，箱体总成包括箱盖、上箱体和下箱体，马达输入花键轴总成和输入齿轮轴总成安装支撑于箱盖和上箱体之间的轴承座孔且具有共同的第一轴线，中间轴总成和输出轴总成安装支撑于上箱体和下箱体之间的轴承座孔，中间轴总成的第二轴线和输出轴总成的第三轴线均位于下剖分面内且相互垂直相交；第二轴线和第一轴线相互平行，且有一偏距S；中间轴总成的中间轴的一端伸出箱体总成之外。本发明布局紧凑、结构合理、能实现两种动力传动方式变换。
【专利说明】液力一液压综合传动车轴齿轮箱
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种轨道车辆动力传动装置，尤其涉及一种高速铁路维护作业车辆的驱动车轴齿轮箱。
【背景技术】
[0002]高速铁路维护作业车辆--决速接触网综合作业车，是电气化铁路、高速客运专线接触网检修、维护、抢修的专业设备，也可用于线路、桥梁等设施的检查和维护的铁路工程车辆。具有160km/h的最高运行速度，可以快速到达作业现场。该车配有接触网检测装置、抬拨线装置、升降旋转作业平台、高空作业斗等设备。
[0003]随着我国高速铁路迅猛发展，既有铁路大范围提速到160?200km/h以及大规模200km/h及以上客运专线的建成通车，高运量、高密度、高准点率、高安全的行车特点对线路的维护效率及质量也提出了更严格的要求。国内原有的作业车辆反映速度慢，编组维护作业时间长，影响维护作业效率，已不能满足高速电气化线路的抢修对时间效率的要求。对线路接触网进行快速抢修、救援和应对冰冻等自然灾害，提高干线维护车辆的质量，是保障高速铁路运行效率及安全的必要措施；为此，高速、高效和高可靠性的快速接触网综合作业车将成为铁路接触网维护部门的新需求。
[0004]快速接触网综合作业车有两种工作状态，一种是高速运行状态，用于将列车开至待作业的地点，或是还回车站；另一种是低恒速作业运行状态，用于接触网检测、维护作业；最高运行速度160km/h，作业走行速度0?10km/h。现有工程维护作业车辆技术中，高速运行时，为液力传动，低速作业走行时，为液压传动，两套动力系统高、低速采用不同的驱动车轴齿轮箱，其车轴齿轮箱主要存在着以下缺点和不足:①只能适应单一传动方式，因此，为了适应不同的运行工况，不同的动力传动方式分别使用不同的车轴齿轮箱进行驱动，在车辆中需要设置功能不同的车轴齿轮箱，造成车辆的动力传动系统较复杂、系统可靠性降低，增加车辆配重、成本高且浪费大量车体空间。②最高行驶速度基本在100km/h左右，少数能达到120km/h ;在现今线路运力越来越集中，运行速度越来越快的情况下，势必在一定程度上影响线路的运行效率，尤其是不能满足高速铁路、客运专线的要求。③车轴齿轮箱占用转向架的空间较大，使得高速车辆制动需求的轴盘式基础制动装置无空间安装，限制了车辆运行速度的提闻。
[0005]据了解，目前国外主要有PLASSER公司生产的MTW100型接触网检修车(120km/h)、GBM公司生产的BR711型快速多功能综合作业车(160km/h以上)、R0BEL公司生产57.44型检修车(140km/h)。而国内目前没有成熟的产品，国内正在研究开发快速接触网综合作业车，其高速运用时(160km/h)为液力传动，低恒速作业时(0?10km/h)为液压驱动。车轴齿轮箱为该车的走行牵引驱动装置，其作用是将液力传动箱或液压马达的输入动力有效地传递给走行轮对，从而驱动整车运行。
[0006]经专利检索，没有发现适用于快速接触网综合作业车，具备能同时适合液力和液压两种动力传动方式的车轴齿轮箱；因此研制出一种适合快速接触网综合作业车高、低速运行牵引驱动，并能实现动力传动方式变换的车轴齿轮箱，具有重要的现实意义。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种布局紧凑、结构合理、能实现液力和液压两种传动系统的走行驱动的集成，并能实现两种动力传动方式变换的液力一液压综合传动车轴齿轮箱。
[0008]为了达到上述目的，本发明的技术方案是:一种液力一液压综合传动车轴齿轮箱，包括箱体总成、马达输入花键轴总成、输入齿轮轴总成、中间轴总成、输出轴总成、换档机构总成、拉臂总成、润滑系统、密封结构和通气器，所述箱体总成包括箱盖、上箱体和下箱体，并通过螺栓固定连接在一起，箱体总成内安装有马达输入花键轴总成、输入齿轮轴总成、中间轴总成和输出轴总成；所述马达输入花键轴总成和输入齿轮轴总成安装支撑于箱盖和上箱体之间的轴承座孔且具有共同的第一轴线，所述第一轴线位于上剖分面内，所述中间轴总成和输出轴总成安装支撑于上箱体和下箱体之间的轴承座孔，中间轴总成的第二轴线和输出轴总成的第三轴线均位于下剖分面内且相互垂直相交；所述中间轴总成的第二轴线和输入齿轮轴总成的第一轴线相互平行，且第二轴线与第一轴线之间有一偏距S ;所述马达输入花键轴总成的输入花键轴通过换档机构总成与输入齿轮轴总成的输入齿轮轴离合，输入齿轮轴总成的主动圆柱齿轮与中间轴总成的从动圆柱齿轮啮合，中间轴总成的主动螺旋锥齿轮与输出轴总成的从动螺旋锥齿轮啮合，从动螺旋锥齿轮固定在车轴上；所述中间轴总成的中间轴的一端伸出箱体总成之外。
[0009]所述马达输入花键轴总成还包括液压马达、马达安装法兰和第一轴承，所述液压马达通过马达安装法兰与箱体总成固定连接，液压马达的轴通过花键与输入花键轴连接，输入花键轴的一端通过第一轴承支撑于上箱体上的内部输入轴承座上，另一端通过相应的第一轴承支撑于上箱体和箱盖之间的外侧输入轴承座上。
[0010]所述输入轴总成还包括换挡离合花键套、轴承套和第二轴承，换挡离合花键套通过花键连接在输入齿轮轴上，输入齿轮轴的一端通过第二轴承支撑于上箱体和箱盖之间的内部轴承座上，另一端通过相应的第二轴承支撑于上箱体和箱盖之间的外侧轴承座上。
[0011 ] 所述中间轴总成还包括输入法兰、第三轴承和中间轴密封圈，中间轴的一端通过第三轴承支撑于位于上箱体和下箱体之间的内部中间轴承座上，另一端通过相应的第三轴承支撑于上箱体和下箱体之间的外侧中间轴承座上，所述输入法兰安装在中间轴的伸出箱体总成之外的一端。
[0012]所述输出轴总成还包括油泵齿轮、第四轴承和输出轴密封圈，车轴通过第四轴承转动支撑在箱体总成上。
[0013]所述换挡机构总成安装于箱体总成的顶部，包括拨动气缸、拨叉横梁、限位螺母、连接支座、拨叉传动轴和拔叉，所述拨动气缸传动连接输入轴总成的换挡离合花键套，使换挡离合花键套在输入齿轮轴上往复移动，换挡离合花键套与输入花键轴实现离合。
[0014]所述润滑系统包括润滑油泵、箱体润滑油路和集油槽，所述润滑油泵安装于下箱体的底部，安装于车轴上的油泵从动齿轮传动连接润滑油泵，润滑油泵通过箱体润滑油路和集油槽向各个润滑点供油。
[0015]所述拉臂总成连接在上箱体上，拉臂总成包括拉杆体和橡胶球关节，橡胶球关节装在拉杆体的端部。
[0016]所述密封结构设置在输出轴总成的旋转贯通处及中间轴总成的输入端旋转密封处，均采用非接触式迷宫密封结构且均包括密封圈、密封盖、减压室、档油板和回流孔。
[0017]所述通气器安装于箱体总成后部的通气器座孔上。
[0018]技术效果:本发明车轴齿轮箱将液力和液压传动方式集合成一体，并能实现两种动力传动方式的变换；可同时满足高速铁路维护作业车辆液力传动和液压传动两种传动方式牵引驱动要求，使车辆既具备高速性能，又具有优异的低恒速性能；简化了车辆动力传动系统结构，减少车辆动力传动部件和配重、节约布置空间。具有集成度高，布局紧凑，传动效率和承载能力高，散热效果好，换挡轻便、灵活等特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本发明的液力一液压综合传动车轴齿轮箱的结构示意图；
图2为图1的C-C剖视图；
图3为图1的A向视图；
图4为图1的B-B剖视图；
图5为图1的D向视图；
图6为本发明的一种应用不意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图给出的实施例对本发明技术方案作进一步说明。
[0021]如图1、2、3、4、5所示，一种液力一液压综合传动车轴齿轮箱,包括箱体总成9、马达输入花键轴总成8、输入齿轮轴总成10、中间轴总成12、输出轴总成13、换档机构总成16、拉臂总成11、润滑系统14、密封结构18和通气器15，所述箱体总成9包括箱盖9-1、上箱体9-2和下箱体9-3，并通过螺栓固定连接在一起，箱体总成9内安装有马达输入花键轴总成8、输入齿轮轴总成10、中间轴总成12和输出轴总成13 ；所述马达输入花键轴总成8和输入齿轮轴总成10安装支撑于箱盖9-1和上箱体9-2之间的轴承座孔且具有共同的第一轴线19，所述第一轴线19位于上剖分面20内，所述中间轴总成12和输出轴13总成安装支撑于上箱体9-2和下箱体9-3之间的轴承座孔，中间轴总成12的第二轴线21和输出轴总成13的第三轴线22均位于下剖分面23内且相互垂直相交；所述中间轴总成12的第二轴线21和输入齿轮轴总成10的第一轴线19相互平行，且第二轴线21与第一轴线19之间有一偏距S ;所述马达输入花键轴总成8的输入花键轴8-2通过换档机构总成16与输入齿轮轴总成10的输入齿轮轴10-2离合，输入齿轮轴总成10的主动圆柱齿轮10-4与中间轴总成12的从动圆柱齿轮12-2啮合，中间轴总成12的主动螺旋锥齿轮12-3与输出轴总成13的从动螺旋锥齿轮13-3啮合，从动螺旋锥齿轮13-3固定在车轴13-2上。所述中间轴总成12的中间轴12-4的一端伸出箱体总成9之外。
[0022]为了便于液压马达的安装，偏距S优选为25?50mm。
[0023]如图1、4所示，所述马达输入花键轴总成8还包括液压马达1、马达安装法兰8-1和第一轴承24，所述液压马达1通过马达安装法兰8-1与箱体总成9固定连接，液压马达1的轴通过花键与输入花键轴8-2连接，输入花键轴8-2的一端通过第一轴承24支撑于上箱体9-2上的内部输入轴承座9-21-2上，另一端通过相应的第一轴承24支撑于上箱体9_2和箱盖9-1之间的外侧输入轴承座9-21-1上。
[0024]如图1、4所示，所述输入轴总成10还包括换挡离合花键套10-1、轴承套10_3和第二轴承25，换挡离合花键套10-1通过花键连接在输入齿轮轴10-2上，输入齿轮轴10-2的一端通过第二轴承25支撑于上箱体9-2和箱盖9-1之间的内部轴承座9-21-3上，另一端通过相应的第二轴承25支撑于上箱体9-2和箱盖9-1之间的外侧轴承座9-21-4上。
[0025]如图1、2所示，所述中间轴总成12还包括输入法兰12-1、第三轴承26和中间轴密封圈18-1，中间轴12-4的一端通过第三轴承26支撑于位于上箱体9-2和下箱体9_3之间的内部中间轴承座9-23-1上，另一端通过相应的第三轴承26支撑于上箱体9-2和下箱体9-3之间的外侧中间轴承座9-23-2上，所述输入法兰12-1安装在中间轴12_4的伸出箱体总成9之外的一端。
[0026]如图1、2所示，所述输出轴总成13还包括油泵齿轮13-1、第四轴承27和输出轴密封圈13-4，车轴13-2通过第四轴承27转动支撑在箱体总成9上。
[0027]如图3、4所示，所述换挡机构总成16安装于箱体总成9的顶部，包括拨动气缸16-1、拨叉横梁16-2)、限位螺母16-3、连接支座16_4、拨叉传动轴16_5和拔叉16_6，所述拨动气缸16-1传动连接输入轴总成10的换挡离合花键套10-1)，使换挡离合花键套10-1在输入齿轮轴10-2上往复移动，换挡离合花键套10-1与输入花键轴8-2实现离合。
[0028]如图3、4所示，所述拨动气缸16-1上还安装有磁感应器，用于感应档位的位置；换挡离合花键套10-1的位置由安装于拨叉横梁16-2上的弹簧锁定机构构成的限位螺母16-3进行锁定。
[0029]如图1、2所示，所述润滑系统14包括润滑油泵14-1、箱体润滑油路14_2和集油槽14-3，所述润滑油泵14-1安装于下箱体9-3的底部，安装于车轴13-2上的油泵从动齿轮13-1传动连接润滑油泵14-1，润滑油泵14-1通过油泵从动齿轮13-1带动，并通过箱体润滑油路14-2和集油槽14-3向各个润滑点供油，对齿轮箱各运动元件进行泵油强制润滑。
[0030]如图1、3所示，所述拉臂总成11连接在上箱体9-2上，拉臂总成11包括拉杆体11-1和橡胶球关节11-2，橡胶球关节11-2装在拉杆体11-1的端部。拉臂总成11在车轴齿轮箱与转向架构架之间起联结作用，并缓和之间的冲击振动。
[0031]如图1、2所示，所述密封结构18设置在输出轴总成13的旋转贯通处及中间轴总成12的输入端旋转密封处，均采用非接触式迷宫密封结构且均包括密封圈18-1、密封盖18-2、减压室18-3、档油板18-4和回流孔18_5。为了提高密封效果，设计有挡油板18_4、较大的减压室18-3等结构，同时开设有较大的回流孔18-5，便于润滑油的回流。
[0032]如图1、2、5所示，所述通气器15安装于箱体总成9后部的通气器座孔9-23-3上。利用通气器15良好的通气性能，平衡箱体内、外部的压差，保证所述齿轮箱工作时内部不会形成局部高压，有利于齿轮箱的密封和散热，同时作为润滑油的注入口。
[0033]如图6所示，为本发明的一种应用示意图，快速接触网综合作业车动力系统主要包括液压马达1、车轴齿轮箱2和2’、传动轴3、液力传动箱4、发动机5、分动箱6和走行泵7构成。高速运行时，为液力传动，其动力传递路线为:发动机5 —液力传动箱4 —车轴齿轮箱2’ 一车轴齿轮箱2 ;低速作业走行时，为液压传动，其动力传递路线为:发动机5 —分动箱6 —走行泵7 —液压马达1 —车轴齿轮箱2 —车轴齿轮箱2’。
[0034]快速接触网综合作业车高速运行时，采用液力传动，换挡离合花键套10-1与输入花键轴8-2处于脱离状态，此时马达输入花键轴总成8和输入齿轮轴总成10断开，液压马达1处于被脱开状态，动力由液力传动箱3提供，经二位端车轴齿轮箱2’和传动轴3，并通过输入法兰12-1输入，经车轴齿轮箱2有效传递至轮对，从而驱动整车高速运行。快速接触网综合作业车低速作业走行时，采用液压传动，换挡离合花键套10-1与输入花键轴8-2处于啮合状态，此时马达输入花键轴总成8和输入轴总成10相联结，动力由液压马达1提供，并通过花键联结传递，经车轴齿轮箱2有效传递至轮对，从而驱动整车走行；由于液压系统采用变量泵、变量马达驱动方式，可实现无级变速，较好满足车辆低恒速作业速度控制要求。
[0035]本发明车轴齿轮箱可同时满足高速铁路维护作业车辆液力和液压传动两种传动方式牵引驱动要求，满足车辆高速运行和低恒速作业驱动要求。
[0036]实验证明:采用泵油强制润滑和浸油飞溅润滑相结合的方式，不论车辆高速、低速运行，整个车轴齿轮箱的运动元件均能得到有效润滑。采用电控气缸带动拨动连杆机构，进而带动换挡离合花键套移动的方式进行挡位变换，机构简单、空间布置紧凑、换挡阻力小、灵活、方便，并能实现挡位的自动监控，自动化程度高；弹簧钢球锁定机构构成的限位螺母对拨叉横梁进行锁定，结构简单、限位可靠；充分满足动力传动方式变换的要求。
【权利要求】
1.一种液力一液压综合传动车轴齿轮箱，包括箱体总成(9)、马达输入花键轴总成(8)、输入齿轮轴总成(10)、中间轴总成(12)、输出轴总成(13)、换档机构总成(16)、拉臂总成(11 )、润滑系统(14)、密封结构(18)和通气器(15)，其特征在于: a、所述箱体总成(9)包括箱盖(9-1)、上箱体(9-2 )和下箱体(9-3 )，并通过螺栓固定连接在一起，箱体总成(9)内安装有马达输入花键轴总成(8)、输入齿轮轴总成(10)、中间轴总成(12)和输出轴总成(13)； b、所述马达输入花键轴总成(8)和输入齿轮轴总成(10)安装支撑于箱盖(9-1)和上箱体(9-2)之间的轴承座孔且具有共同的第一轴线(19)，所述第一轴线(19)位于上剖分面(20)内，所述中间轴总成(12)和输出轴(13)总成安装支撑于上箱体(9-2)和下箱体(9-3)之间的轴承座孔，中间轴总成(12)的第二轴线(21)和输出轴总成(13)的第三轴线(22)均位于下剖分面(23)内且相互垂直相交； C、所述中间轴总成(12)的第二轴线(21)和输入齿轮轴总成(10)的第一轴线(19)相互平行，且第二轴线(21)与第一轴线(19)之间有一偏距S ； d、所述马达输入花键轴总成(8)的输入花键轴(8-2)通过换档机构总成(16)与输入齿轮轴总成(10)的输入齿轮轴(10-2)离合，输入齿轮轴总成(10)的主动圆柱齿轮(10-4)与中间轴总成(12)的从动圆柱齿轮(12-2)啮合，中间轴总成(12)的主动螺旋锥齿轮(12-3)与输出轴总成(13)的从动螺旋锥齿轮(13-3)啮合，从动螺旋锥齿轮(13-3)固定在车轴(13-2)上； e、所述中间轴总成(12)的中间轴(12-4)的一端伸出箱体总成(9)之外。
2.根据权利要求1所述的液力一液压综合传动车轴齿轮箱，其特征在于:所述马达输入花键轴总成(8)还包括液压马达(I )、马达安装法兰(8-1)和第一轴承(24)，所述液压马达(I)通过马达安装法兰(8-1)与箱体总成(9)固定连接，液压马达(I)的轴通过花键与输入花键轴(8-2)连接，输入花键轴(8-2)的一端通过第一轴承(24)支撑于上箱体(9-2)上的内部输入轴承座(9-21-2)上，另一端通过相应的第一轴承(24)支撑于上箱体(9-2)和箱盖(9-1)之间的外侧输入轴承座(9-21-1)上。
3.根据权利要求1所述的液力一液压综合传动车轴齿轮箱，其特征在于:所述输入轴总成(10)还包括换挡离合花键套(10-1 )、轴承套(10-3)和第二轴承(25)，换挡离合花键套(10-1)通过花键连接在输入齿轮轴(10-2)上，输入齿轮轴(10-2)的一端通过第二轴承(25 )支撑于上箱体(9-2 )和箱盖(9-1)之间的内部轴承座(9-21-3 )上，另一端通过相应的第二轴承(25)支撑于上箱体(9-2)和箱盖(9-1)之间的外侧轴承座(9-21-4)上。
4.根据权利要求1所述的液力一液压综合传动车轴齿轮箱，其特征在于:所述中间轴总成(12 )还包括输入法兰(12-1 )、第三轴承(26 )和中间轴密封圈(18-1 )，中间轴(12-4 )的一端通过第三轴承(26 )支撑于位于上箱体(9-2 )和下箱体(9-3 )之间的内部中间轴承座(9-23-1)上，另一端通过相应的第三轴承(26)支撑于上箱体(9-2)和下箱体(9_3)之间的外侧中间轴承座(9-23-2)上，所述输入法兰(12-1)安装在中间轴(12-4)的伸出箱体总成(9)之外的一端。
5.根据权利要求1所述的液力一液压综合传动车轴齿轮箱，其特征在于:所述输出轴总成(13)还包括油泵齿轮(13-1)、第四轴承(27)和输出轴密封圈(13-4)，车轴(13-2)通过第四轴承(27)转动支撑在箱体总成(9)上。
6.根据权利要求3所述的液力一液压综合传动车轴齿轮箱，其特征在于:所述换挡机构总成(16)安装于箱体总成(9)的顶部，包括拨动气缸(16-1)、拨叉横梁(16-2)、限位螺母(16-3)、连接支座(16-4)、拨叉传动轴(16-5)和拔叉(16-6),所述拨动气缸(16-1)传动连接输入轴总成(10)的换挡离合花键套(10-1 )，使换挡离合花键套(10-1)在输入齿轮轴(10-2)上往复移动，换挡离合花键套(10-1)与输入花键轴(8-2)实现离合。
7.根据权利要求1所述的液力一液压综合传动车轴齿轮箱，其特征在于:所述润滑系统(14)包括润滑油泵(14-1 )、箱体润滑油路(14-2)和集油槽(14-3)，所述润滑油泵(14-1)安装于下箱体(9-3)的底部，安装于车轴(13-2)上的油泵从动齿轮(13-1)传动连接润滑油泵(14-1)，润滑油泵(14-1)通过箱体润滑油路(14-2)和集油槽(14-3)向各个润滑点供油。
8.根据权利要求1所述的液力一液压综合传动车轴齿轮箱，其特征在于:所述拉臂总成(11)连接在上箱体(9-2 )上，拉臂总成(11)包括拉杆体(11-1)和橡胶球关节(11-2 )，橡胶球关节(11-2)装在拉杆体(11-1)的端部。
9.根据权利要求1所述的液力一液压综合传动车轴齿轮箱，其特征在于:所述密封结构(18)设置在输出轴总成(13)的旋转贯通处及中间轴总成(12)的输入端旋转密封处，均采用非接触式迷宫密封结构且均包括密封圈(18-1)、密封盖(18-2)、减压室(18-3)、档油板(18-4)和回流孔(18-5)。
10.根据权利要求1所述的液力一液压综合传动车轴齿轮箱，其特征在于:所述通气器(15)安装于箱体总成(9)后部的通气器座孔(9-23-3)上。
【文档编号】F16H57/023GK104251296SQ201310266316
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2013年6月28日 优先权日:2013年6月28日
【发明者】胡高华, 朱朝江, 陈亚东, 邱彦杰, 陈丽丽, 张志强 申请人:常州市瑞泰工程机械有限公司, 南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司