本發(fā)明涉及一種高速軌道車輛及其轉(zhuǎn)向架、輪對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置，屬于軌道車輛領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

國內(nèi)外高速機(jī)車轉(zhuǎn)向架電機(jī)懸掛均采用半體懸或體懸形式，二系懸掛采用剛彈簧使車輛具有較好的動(dòng)力學(xué)性能。但采用半體懸或體懸形式時(shí)，車體與轉(zhuǎn)向架不易分離，車輛維護(hù)不方便。采用彈性架懸方案時(shí)車體與轉(zhuǎn)向架維護(hù)方便，若繼續(xù)采用二系鋼簧則機(jī)車動(dòng)力學(xué)性能不能達(dá)到相關(guān)要求，采用空氣彈簧+抗側(cè)滾裝置+抗蛇形減震器+垂向減震器+高度控制閥的二系方案能極大優(yōu)化轉(zhuǎn)向架的動(dòng)力學(xué)性能，使機(jī)車高速運(yùn)行時(shí)具有較好的動(dòng)力學(xué)性能并能通過100m小半徑曲線。

目前國內(nèi)外機(jī)車軸重較重且簧下質(zhì)量較大，不利于發(fā)揮電機(jī)的牽引性能。因此轉(zhuǎn)向架需要進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，并通過強(qiáng)度計(jì)算優(yōu)化轉(zhuǎn)向架各部件結(jié)構(gòu)。

因此，亟待研發(fā)一種適用于國內(nèi)外線路的高速機(jī)車輕量化B0轉(zhuǎn)向架，驅(qū)動(dòng)裝置需結(jié)構(gòu)緊湊，需極大的降低簧下質(zhì)量，降低對(duì)線路軌道的沖擊。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種高速軌道車輛及其轉(zhuǎn)向架、輪對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置，該轉(zhuǎn)向架能適用于國內(nèi)外線路的要求，能單機(jī)通過100m小半徑曲線并具有良好的動(dòng)力學(xué)性能。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種軌道車輛的輪對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置，包括空心車軸，裝在空心車軸一端的主動(dòng)車輪和裝在空心車軸另一端的從動(dòng)車輪，以及與空心車軸連接的的驅(qū)動(dòng)制動(dòng)單元；其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，所述驅(qū)動(dòng)制動(dòng)單元通過連接元件與主動(dòng)車輪相連而將牽引力和制動(dòng)力傳遞至主動(dòng)車輪；所述主動(dòng)車輪經(jīng)空心車軸將牽引力和制動(dòng)力傳遞至從動(dòng)車輪。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還可以對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的優(yōu)化，以下為優(yōu)化后形成的技術(shù)方案：

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述驅(qū)動(dòng)制動(dòng)單元包括驅(qū)動(dòng)單元，通過聯(lián)軸節(jié)與驅(qū)動(dòng)單元聯(lián)接的主動(dòng)齒輪，通過介輪與主動(dòng)齒輪嚙合傳動(dòng)的從動(dòng)齒輪，用于安裝從動(dòng)齒輪的外空心軸，套裝在外空心軸內(nèi)的內(nèi)空心軸，以及裝在外空心軸上的基礎(chǔ)制動(dòng)單元；所述外空心軸與托架連接，所述內(nèi)空心軸的一端裝有傳動(dòng)端傳動(dòng)盤，該述內(nèi)空心軸的另一端裝有用于與主動(dòng)車輪相聯(lián)的非傳動(dòng)端傳動(dòng)盤；所述傳動(dòng)端傳動(dòng)盤與外空心軸的傳動(dòng)端通過連桿相連；優(yōu)選所述驅(qū)動(dòng)單元為牽引電機(jī)，更優(yōu)選所述牽引電機(jī)為交流傳動(dòng)電機(jī)或永磁同步電機(jī)；優(yōu)選所述基礎(chǔ)制動(dòng)單元為包括固定裝在外空心軸上的制動(dòng)盤以及用于夾持制動(dòng)所述制動(dòng)盤的制動(dòng)夾鉗，且所述制動(dòng)夾鉗安裝在制動(dòng)橫梁上，更優(yōu)選所述制動(dòng)橫梁通過兩根吊桿吊掛在構(gòu)架端梁上；優(yōu)選所述傳動(dòng)端傳動(dòng)盤和非傳動(dòng)端傳動(dòng)盤均為鍛鋁合金制成；優(yōu)選安裝主動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪齒輪箱及安裝托架的托架箱體均采用全鋁合金鑄造而成。

所述主動(dòng)齒輪、介輪與從動(dòng)齒輪呈三角形布置。相比傳統(tǒng)的直線布置，能使驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)更加緊湊并降低其質(zhì)量。

所述主動(dòng)齒輪的端面具有與聯(lián)軸節(jié)嚙合配合的端面齒，且在主動(dòng)齒輪與聯(lián)軸節(jié)通過緊固件固定相連。

基于同一個(gè)發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種高速軌道車輛的轉(zhuǎn)向架，其包括構(gòu)架，裝在構(gòu)架上的牽引裝置、一系懸掛裝置、二系懸掛裝置和至少兩套輪對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，所述輪對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置為上述的軌道車輛的輪對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置。

所述構(gòu)架與輪對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)制動(dòng)單元之間設(shè)有限制構(gòu)架與驅(qū)動(dòng)制動(dòng)單元偏移量的耦合減震器。

優(yōu)選地，所述二系懸掛裝置包括二系橫向減震器、二系垂向減震器、抗蛇形減震器、裝在構(gòu)架側(cè)梁上用于連接轉(zhuǎn)向架與車體的空氣彈簧、抗側(cè)滾裝置、高度控制閥和二系橫向止擋；所述二系垂向減震器斜對(duì)稱布置在轉(zhuǎn)向架的內(nèi)側(cè)；所述抗蛇形減震器對(duì)稱布置在轉(zhuǎn)向架的外側(cè)，且抗蛇形減震器與轉(zhuǎn)向架的縱向方向平行；所述高度控制閥安裝在車體與轉(zhuǎn)向架之間，通過高度控制閥感應(yīng)車體高度進(jìn)而調(diào)整空氣彈簧的充放氣。由此，二系懸掛裝置采用空氣彈簧+抗側(cè)滾裝置+抗蛇形減震器+垂向減震器+高度控制閥閥且電機(jī)彈性架懸，空氣彈簧比鋼彈簧具有小的垂向、縱向及橫向剛度，機(jī)車具有良好的動(dòng)力學(xué)性能并通過100m小半徑曲線。

所述一系懸掛裝置包括四個(gè)對(duì)稱布置在轉(zhuǎn)向架的外側(cè)的一系垂向減震器。

所述構(gòu)架上裝有電機(jī)懸掛座和兩根電機(jī)擺桿，該電機(jī)懸掛座和兩根電機(jī)擺桿三點(diǎn)懸掛在構(gòu)架的橫梁和端梁上。

基于同一個(gè)發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種高速軌道車輛，其包括車體和B0轉(zhuǎn)向架；其特征在于，所述B0轉(zhuǎn)向架為所述的高速軌道車輛的轉(zhuǎn)向架。

藉由上述結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)制動(dòng)單元采用彈性架懸安裝形式，采用兩級(jí)空心軸彈性六連桿一體式全鋁合金齒輪箱并集成空心軸制動(dòng)裝置，集成齒輪箱、托架、內(nèi)外空心軸、傳動(dòng)盤、制動(dòng)懸掛橫梁、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置、電機(jī)。

齒輪傳動(dòng)采用一級(jí)帶介輪傳動(dòng)形式，主動(dòng)齒輪、介輪和從動(dòng)齒輪呈三角形布置，內(nèi)空心軸傳動(dòng)盤采用鍛鋁材料。

二個(gè)制動(dòng)盤安裝在內(nèi)空心軸上，一個(gè)制動(dòng)單元安裝在制動(dòng)橫梁上通過杠桿對(duì)二個(gè)制動(dòng)盤同時(shí)制動(dòng)。

二系懸掛裝置采用空氣彈簧+抗側(cè)滾裝置+垂向減震器+抗蛇形減震器+高度控制閥的結(jié)構(gòu)，采用大承載的空氣彈簧橫向布置在轉(zhuǎn)向架側(cè)粱上，連接車體和轉(zhuǎn)向架；抗側(cè)滾裝置扭力桿布置在轉(zhuǎn)向架底部，兩端分別連接兩根拉壓桿的下端關(guān)節(jié)，拉壓桿上端關(guān)節(jié)連接車體；垂向減震器聯(lián)接構(gòu)架和車體，斜對(duì)稱布置在轉(zhuǎn)向架內(nèi)側(cè)?？股咝螠p震器對(duì)稱布置在轉(zhuǎn)向架外側(cè)，且設(shè)置在轉(zhuǎn)向架的同側(cè)，與轉(zhuǎn)向架縱向中心線平行連接車體與構(gòu)架。車體采用二點(diǎn)調(diào)平方式，高度控制閥安裝在車體與轉(zhuǎn)向架之間，通過高度控制閥感應(yīng)車體高度進(jìn)而調(diào)整空氣彈簧的充放氣。

本發(fā)明所述的高速軌道車輛是指最高行車速度每小時(shí)不低于200公里的軌道車車輛。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)采用輕量化設(shè)計(jì)，滿足軸重輕速度高的運(yùn)用要求。

2、驅(qū)動(dòng)制動(dòng)單元采用彈性架懸安裝形式，采用兩級(jí)空心軸彈性六連桿一體式全鋁合金齒輪箱并集成空心軸制動(dòng)裝置，全鋁合金齒輪箱和鍛鋁傳動(dòng)盤極大降低驅(qū)動(dòng)裝置質(zhì)量，降低轉(zhuǎn)向架簧下質(zhì)量，齒輪傳動(dòng)裝置呈三角形布置，使驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊降低驅(qū)動(dòng)裝置質(zhì)量。

3、牽引電機(jī)采用交流傳動(dòng)電機(jī)或永磁同步電機(jī)，使得轉(zhuǎn)向架簧下質(zhì)量小，減輕車輪對(duì)鋼軌的沖擊，延長車輪和鋼軌的使用壽命，提高機(jī)車運(yùn)行安全性。

4、一系懸掛裝置采用軸箱頂置式螺旋鋼彈簧，軸箱拉桿將軸箱體與構(gòu)架聯(lián)接，一系垂向減震器連接軸箱體和構(gòu)架，用于緩解轉(zhuǎn)向架受到的沖擊。

5、二系懸掛裝置采用空氣彈簧+抗側(cè)滾裝置+垂向減震器+抗蛇形減震器+高度控制閥的結(jié)構(gòu)，保證機(jī)車在高速運(yùn)行時(shí)仍具有良好的動(dòng)力學(xué)性能并能單機(jī)順利通過100m小半徑曲線。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理圖；

圖2是圖1的主視圖；

圖3是圖1的俯視圖；

圖4是本發(fā)明轉(zhuǎn)向架輪對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明轉(zhuǎn)向架驅(qū)動(dòng)制動(dòng)單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明轉(zhuǎn)向架齒輪布置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明轉(zhuǎn)向架二系懸掛裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明轉(zhuǎn)向架抗側(cè)滾裝置的原理圖。

在圖中

1、軸箱組裝；2、構(gòu)架；3、抗側(cè)滾裝置；4、軸箱拉桿；5、制動(dòng)懸掛橫梁；6、電機(jī)擺桿；7、牽引裝置；8、撒砂裝置；9、一系垂向減震器；10、空氣彈簧；11、抗蛇形減震器；12、二系橫向減震器；13、耦合減震器；14、基礎(chǔ)制動(dòng)緩解手柄；15、搖頭止擋；16、踏面清掃裝置；17、二系垂向減震器；18、輪對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置；19、高度控制閥；20、橫向止擋；21、電機(jī)懸掛座；22、牽引電機(jī)；23、整體起吊裝置；24、從動(dòng)車輪；25、空心車軸；26、主動(dòng)車輪；27、主動(dòng)齒輪；28、小齒輪箱；29、介輪；30、聯(lián)軸節(jié)；31、大齒輪上箱體；32、制動(dòng)盤；33、傳動(dòng)端傳動(dòng)盤；34、外空心軸；35、內(nèi)空心軸；36、大齒輪下箱體；37、制動(dòng)夾鉗；38、托架；39、非傳動(dòng)端傳動(dòng)盤；40、從動(dòng)齒輪。

具體實(shí)施方式

以下將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。為敘述方便，下文中如出現(xiàn)“上”、“下”、“左”、“右”字樣，僅表示與附圖本身的上、下、左、右方向一致，并不對(duì)結(jié)構(gòu)起限定作用。

一種軌道車輛的輪對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置，如圖4-6所示，包括空心車軸25，裝在空心車軸25一端的主動(dòng)車輪26和裝在空心車軸25另一端的從動(dòng)車輪24，以及裝在空心車軸25上的驅(qū)動(dòng)制動(dòng)單元；所述驅(qū)動(dòng)制動(dòng)單元通過連接元件與主動(dòng)車輪26相連而將牽引力和制動(dòng)力傳遞至主動(dòng)車輪26；所述主動(dòng)車輪26經(jīng)空心車軸25將牽引力和制動(dòng)力傳遞至從動(dòng)車輪24。所述驅(qū)動(dòng)制動(dòng)單元包括驅(qū)動(dòng)單元，通過聯(lián)軸節(jié)30與驅(qū)動(dòng)單元聯(lián)接的主動(dòng)齒輪27，通過介輪29與主動(dòng)齒輪27嚙合傳動(dòng)的從動(dòng)齒輪40，用于安裝從動(dòng)齒輪40的外空心軸34，套裝在外空心軸34內(nèi)的內(nèi)空心軸35，以及裝在外空心軸34上的制動(dòng)單元。所述外空心軸34上裝有托架38，所述內(nèi)空心軸35的一端裝有傳動(dòng)端傳動(dòng)盤33，該述內(nèi)空心軸35的另一端裝有用于與主動(dòng)車輪26相聯(lián)的非傳動(dòng)端傳動(dòng)盤39；所述傳動(dòng)端傳動(dòng)盤33與外空心軸34的傳動(dòng)端固定相連。

所述驅(qū)動(dòng)單元為牽引電機(jī)22，最好是交流異步電機(jī)或永磁同步電機(jī)。

所述制動(dòng)單元為包括固定裝在外空心軸34上的制動(dòng)盤32以及用于夾持制動(dòng)所述制動(dòng)盤32的制動(dòng)夾鉗37。

優(yōu)選所述制動(dòng)橫梁通過兩根吊桿吊掛在構(gòu)架端梁上。

所述傳動(dòng)端傳動(dòng)盤33和非傳動(dòng)端傳動(dòng)盤39均為鍛鋁合金制成。

所述齒輪箱及托架箱體采用全鋁合金鑄造而成。

一種高速機(jī)車B0轉(zhuǎn)向架，如圖1～3所示，每個(gè)轉(zhuǎn)向架由1個(gè)構(gòu)架2、2套上述的輪對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置18、4套軸箱組裝1、1套牽引裝置7、8個(gè)一系圓鋼彈簧40、2個(gè)電機(jī)擺桿6、2個(gè)電機(jī)懸掛座21、4個(gè)一系垂向減震器9、1套抗側(cè)滾裝置3、2套撒砂裝置8、4套踏面清掃裝置16、2個(gè)抗蛇形減震器11、2個(gè)二系橫向減震器12、4個(gè)二系垂向減震器17、2個(gè)空氣彈簧10、1個(gè)高度控制閥19、2個(gè)二系橫向止擋20、4個(gè)搖頭止擋15、4套軸箱拉桿4、4套整體起吊裝置45等組成。

如圖4所示，本發(fā)明的輪對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置由主動(dòng)車輪26、空心車軸25、從動(dòng)車輪24和驅(qū)動(dòng)制動(dòng)單元、6個(gè)連接銷47組成。連接銷47連接主動(dòng)車輪26與驅(qū)動(dòng)制動(dòng)單元，將牽引力和制動(dòng)力傳遞至主動(dòng)車輪26，然后經(jīng)空心車軸25傳遞至從動(dòng)車輪24車輪、車軸進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，通過有限元計(jì)算校核滿足強(qiáng)度要求，達(dá)到在保證強(qiáng)度的前提下減輕簧下質(zhì)量的目的。

如圖5所示，本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)制動(dòng)單元采用彈性架懸式懸掛形式，通過1個(gè)電機(jī)懸掛座21和2個(gè)電機(jī)擺桿6三點(diǎn)懸掛在構(gòu)架橫梁和端梁上。驅(qū)動(dòng)制動(dòng)單元采用兩級(jí)空心軸彈性六連桿一體式全鋁合金齒輪箱并集成空心軸制動(dòng)結(jié)構(gòu)。齒輪傳動(dòng)裝置采用斜齒一級(jí)帶介輪傳動(dòng)，主動(dòng)齒輪27通過聯(lián)軸節(jié)30與牽引電機(jī)22聯(lián)接。主動(dòng)齒輪采用端面齒+大螺栓的連接方式與聯(lián)軸節(jié)聯(lián)接。小齒輪箱體和大齒輪箱體均采用全鋁合金結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)。兩級(jí)彈性空心軸由內(nèi)空心軸35、外空心軸34、傳動(dòng)端傳動(dòng)盤33、非傳動(dòng)端傳動(dòng)盤39及六連桿機(jī)構(gòu)組成，將牽引和制動(dòng)力傳遞至車輪，兩級(jí)彈性空心軸機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)能滿足機(jī)車運(yùn)行特別是過100m小曲線時(shí)構(gòu)架與輪對(duì)間的相對(duì)位移要求，在構(gòu)架與驅(qū)動(dòng)制動(dòng)單元見設(shè)計(jì)耦合減震器13限制構(gòu)架與驅(qū)動(dòng)制動(dòng)單元間的偏移量。2個(gè)制動(dòng)夾鉗37通過螺栓吊掛安裝在制動(dòng)懸掛橫梁5上，2個(gè)制動(dòng)盤32固定安裝在外空心軸上。車輪緊急制動(dòng)后可通過緩解手柄14進(jìn)行制動(dòng)緩解。通過計(jì)算和試驗(yàn)驗(yàn)證的空心軸軸盤制動(dòng)保證了本方案轉(zhuǎn)向架的制動(dòng)性能可靠性。傳動(dòng)端傳動(dòng)盤33和非傳動(dòng)端傳動(dòng)盤39采用鍛鋁合金制成，相比合金鋼材料能在保證傳動(dòng)要求的前提下較大的降低傳動(dòng)盤質(zhì)量并最終降低轉(zhuǎn)向架簧下質(zhì)量。

如圖6所示，本發(fā)明的齒輪傳動(dòng)裝置采用帶介輪的一級(jí)傳動(dòng)形式。本發(fā)明的主動(dòng)齒輪27、介輪29和從動(dòng)齒輪40呈三角形布置，相比傳統(tǒng)的直線布置，能使驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)更加緊湊并降低其質(zhì)量。

如圖7和8所示，本發(fā)明的二系懸掛裝置由二系橫向減震器12、二系垂向減震器17、抗蛇形減震器11、空氣彈簧10、抗側(cè)滾裝置3、高度控制閥19、二系橫向止擋20組成，二系垂向減震器斜對(duì)稱布置在轉(zhuǎn)向架內(nèi)側(cè)；抗蛇形減震器對(duì)稱布置在轉(zhuǎn)向架外側(cè)，與轉(zhuǎn)向架縱向方向平行。二系懸掛裝置緩解機(jī)車的制動(dòng)和沖擊，使車輛具有優(yōu)良的動(dòng)力學(xué)性能，提高車輛運(yùn)行平穩(wěn)性和舒適性并能順利通過最小100m半徑曲線。

一種高速機(jī)車，包括車體和上述的B0轉(zhuǎn)向架。

上述實(shí)施例闡明的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)理解為這些實(shí)施例僅用于更清楚地說明本發(fā)明，而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落入本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。