CN106059189B - 单轴承结构的重载机车牵引电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及牵引电机，具体为单轴承结构的重载机车牵引电机。解决现有单轴承结构的重载机车牵引电机转子轴传动端与齿轮箱动力输入轴之间的连接结构不合理，以及无法在线更换轴承的问题。该牵引电机转子轴的传动端连接有联轴节，所述联轴节呈柱状，沿柱状联轴节的轴线开有螺纹通孔，联轴节的一端端面上设有啮合齿；转子轴的传动端端面开有固定孔，固定孔的轴线与转子轴的轴线重合；联轴节的非啮合齿一端过盈配合***固定孔。本发明可满足30吨轴重机车的运用要求，同时可以实现不落车在线更换轴承的功能；大大降低了故障机车牵引电机的维修时间和维修成本，提高了机车运行的正点率和利用率。

Description

单轴承结构的重载机车牵引电机

技术领域

本发明涉及牵引电机，具体为单轴承结构的重载机车牵引电机。

背景技术

机车的牵引力受轮毂和轨道间作用限制，为了提高机车单轴牵引力限值，增加机车轴重是最有效和直接的方式。

美国、澳大利亚、巴西、瑞典等国很早就开始推行铁路机车重载运输。自1997年开始，瑞典矿山铁路轴重由25t提高到30t；1990年美国所有一级铁路轴重提高到33t；加拿大一级铁路从1995年开始也提高到33t；澳大利亚BHP重载铁路轴重提高到35t，通过国外长期的大轴重机车运行测试，大轴重机车可为铁路运输的提高提供可靠保障，同时降低运营维修成本，而我国铁路机车最大轴重为25t，轴重偏低限制我国铁路运输的进一步发展。

提高了机车轴重，需要电机传递的扭矩就越大，而根据电机设计原理，电机的扭矩直接决定电机的体积，因此为了满足这一大扭矩的要求，牵引电机的体积需增大。但是，受轮对和轮径的限制空间，机车给定牵引电机的空间有限。为解决自身体积与机车安装空间有限之间的矛盾，机车牵引电机通常采取无传动端端盖的单轴承结构，即在电机安装时，电机与齿轮箱配合，齿轮箱面充当电机传动端端盖，电机与齿轮箱合为一体。

现有单轴承结构的机车牵引电机存在如下缺陷:

1)牵引电机的转子轴传动端与齿轮箱动力输入轴之间的连接结构不合理，影响机车重轴被驱动扭矩的提高。

2）更换轴承时，落车、装车的步骤十分复杂，在更换轴承的过程中，对机车和电机造成人为损伤的风险较高，更换轴承的过程费时、费工、费力，成本高。

附图1所示为现有机车牵引电机非传动端的结构示意图；它包括机座1、非传动端端盖2、转子3、内封环4、轴承5、轴承挡圈6、内盖7，测速齿盘8、外盖9、轴承角圈10。由于机车空间的限制，轴承拆卸过程必须将电机落车方可实现，该电机结构无法实现在线更换轴承的目的。拆卸轴承过程中，需将端盖和转子一体与定子脱离，后拆除外盖9、测速齿盘8、内盖7、轴承挡圈6、轴承角圈10，再将端盖与轴承整体与转子分离，然后用压力机工装将轴承压出。从以上轴承拆卸过程看来，整个作业步骤繁琐，并需要专用的工装由专业人员操作完成，所以电机不仅要落车同时还需要返厂进行更换轴承，整个过程费时费力，成本高昂。

发明内容

本发明解决现有单轴承结构的重载机车牵引电机转子轴传动端与齿轮箱动力输入轴之间的连接结构不合理，以及无法在线更换轴承的问题，提供一种单轴承结构的重载机车牵引电机。

本发明是采用如下技术方案实现的：单轴承结构的重载机车牵引电机，包括机座、非传动端端盖、转子、轴承、轴承挡圈、轴承角圈；转子轴的传动端连接有联轴节，所述联轴节呈柱状，沿柱状联轴节的轴线开有螺纹通孔，联轴节的一端端面上设有啮合齿；转子轴的传动端端面开有固定孔，固定孔的轴线与转子轴的轴线重合；联轴节的非啮合齿一端过盈配合***固定孔。使用时，该机车牵引电机的传动端直接与齿轮箱配合，齿轮箱内的主动齿轮的一端端面也设有啮合齿，使联轴节上的啮合齿与齿轮箱内主动齿轮的啮合齿相啮合，用一个紧固螺栓同时穿过主动齿轮的轴孔和联轴节的螺纹通孔，而将联轴节和主动齿轮连为一体，从而完成牵引电机与齿轮箱之间的传动连接。

还包括封盖、轴承座、轴头盖板；轴承座上的轴承孔为从外向内（这里的内、外是指电机的内、外）渐缩的一级阶梯孔；轴承的外圈顶住轴承座的轴承孔的阶梯面，并与轴承座的轴承孔过盈配合，轴承的内圈顶住转子轴的轴肩并与转子轴过盈配合；非传动端端盖上的轴承座孔为从外向内渐缩的一级阶梯孔，轴承座的内侧端面顶住非传动端端盖的轴承座孔的阶梯面并与轴承座孔过渡配合，轴承座的内侧端的轴承孔壁有径向延伸出的且与转子轴或轴承的内圈间隙配合的密封挡环；轴承角圈与转子轴过盈配合；轴承挡圈的内侧端面设有凸环，凸环的外环面与轴承座的轴承孔过渡配合且凸环的端面与轴承的外圈接触，轴承挡圈的内侧端面与轴承座的外侧端面接触并用螺栓将轴承挡圈与轴承座固定，轴承挡圈的内圈壁设有从外向内渐缩的一级阶梯；轴头盖板的内侧端面与轴承角圈相接触且其（轴头盖板）外环面、内侧端面分别与轴承挡圈的内圈壁、阶梯面间隙配合，并用螺栓将轴头盖板固定于转子轴端面；封盖的内侧端面设有定位凸环，定位凸环的外环面与非传动端端盖的轴承座孔过渡配合且定位凸环的端面与轴承座的外侧端面接触，封盖与非传动端端盖之间螺栓固定；其中封盖、轴头盖板、轴承挡圈、轴承座上都布有顶丝孔。

本发明通过重新设计牵引电机与齿轮箱之间的连接部件——联轴节的结构，给出了一种能传递大扭矩的牵引电机，使牵引电机输出最大扭矩可达13000Nm，承受短时50000Nm的短路冲击负载，可满足30吨轴重机车的运用要求，实现我国30吨大轴重机车牵引电机技术的首次突破。同时可以实现不落车在线更换轴承的功能；与现有的机车牵引电机结构比较，其引入了带有拆卸顶丝孔的轴承座，轴承装配于轴承座中，且带有轴承的轴承座在拆卸过程中不会受到端盖轴向的干涉；同时，轴承座、轴承挡圈和轴头盖板的独特结构设计，保证了轴承两侧的轴承室的相对密封，避免轴承润滑油的泄漏；结构设计新颖独特。大大降低了故障机车牵引电机的维修时间和维修成本，提高了机车运行的正点率和利用率。

附图说明

图1为现有单轴承结构的牵引电机非传动端的局部结构示意图；

图2为本发明所述单轴承结构的重载机车牵引电机的整体结构示意图（非传动端为现有结构）；

图3为图2的使用状态图；

图4为本发明改进后的非传动端的局部结构放大图；

图5为联轴节的结构示意图。

图中：1－机座，2－非传动端端盖，3－转子，4－内封环，5－轴承，6－轴承挡圈，6－1－凸环，7－内盖，8－测速齿盘，9－外盖，10-轴承角圈，11－封盖，11－1－定位凸环，14－轴头盖板， 16－轴承座，16－1－密封挡环，21－联轴节，21－1－啮合齿，21－2－平衡盘，22－主动齿轮，23－紧固螺栓，26－固定工装，27－橡胶垫，28－固定工装螺栓。

具体实施方式

单轴承结构的重载机车牵引电机，包括机座1、非传动端端盖2、转子3、轴承5、轴承挡圈6、轴承角圈10；转子轴的传动端连接有联轴节21，所述联轴节呈柱状，沿柱状联轴节的轴线开有螺纹通孔，联轴节的一端端面上设有啮合齿21－1；转子轴的传动端端面开有固定孔，固定孔的轴线与转子轴的轴线重合；联轴节的非啮合齿一端过盈配合***固定孔。具体实施时，该牵引电机还包括与机座1固定连接的固定工装26、橡胶垫27、固定工装螺栓28。如图2所示，总装完成后，在联轴节与固定工装26之间垫橡胶垫27，避免联轴节21受损，然后用固定工装螺栓28将组装好的电机与固定工装固定牢固，即用固定工装螺栓28将固定工装26与联轴节21固定，使固定工装充当电机的传动端支承，防止电机在运输过程中定、转子之间发生径向和轴向移动。使用时，如图3所示，该机车牵引电机的传动端直接与齿轮箱配合，齿轮箱内的主动齿轮22的一端端面也设有啮合齿，使联轴节上的啮合齿与齿轮箱内主动齿轮的啮合齿相啮合，用一个紧固螺栓23同时穿过主动齿轮的轴孔和联轴节的螺纹通孔，而将联轴节和主动齿轮连为一体，从而完成牵引电机与齿轮箱之间的传动连接。具体实施时，联轴节21的啮合齿一端的柱面上有径向延伸出的平衡盘21－2，以改善转子的旋转平衡性。

单轴承结构的重载机车牵引电机还包括封盖11、轴承座16、轴头盖板14；轴承座16上的轴承孔为从外向内渐缩的一级阶梯孔；轴承5的外圈顶住轴承座16的轴承孔的阶梯面，并与轴承座16的轴承孔过盈配合，轴承5的内圈顶住转子轴的轴肩并与转子轴过盈配合；非传动端端盖2上的轴承座孔为从外向内渐缩的一级阶梯孔，轴承座16的内侧端面顶住非传动端端盖的轴承座孔的阶梯面并与轴承座孔过渡配合，轴承座16的内侧端的轴承孔壁有径向延伸出的且与转子轴或轴承5的内圈间隙配合的密封挡环16－1；轴承角圈10与转子轴过盈配合；轴承挡圈6的内侧端面设有凸环6－1，凸环的外环面与轴承座16的轴承孔过渡配合且凸环的端面与轴承5的外圈接触，轴承挡圈6的内侧端面与轴承座的外侧端面接触并用螺栓将轴承挡圈与轴承座固定，轴承挡圈6的内圈壁设有从外向内渐缩的一级阶梯；轴头盖板14的内侧端面与轴承角圈10相接触且其外环面、内侧端面分别与轴承挡圈6的内圈壁、阶梯面间隙配合，并用螺栓将轴头盖板14固定于转子轴端面；封盖11的内侧端面设有定位凸环11－1，定位凸环11－1的外环面与非传动端端盖2的轴承座孔过渡配合且定位凸环的端面与轴承座16的外侧端面接触，封盖11与非传动端端盖2之间螺栓固定；其中封盖11、轴头盖板14、轴承挡圈6、轴承座16上都布有顶丝孔。轴承座16有四个均布的M10顶丝孔,用于拆卸轴承座用。

一、 拆卸轴承步骤

①拆卸封盖11。首先拆除封盖11的安装螺栓，封盖与端盖2采用间隙配合安装，再通过封盖上的顶丝孔将封盖拆除。

②拆卸轴头盖板14。拆除轴头盖板安装螺栓，再通过顶丝孔将轴头盖板拆除。

③拆卸轴承挡圈6。拆除轴承挡圈的安装螺栓，轴承挡圈与轴承座16采用过渡配合安装，再通过顶丝孔将轴承挡圈拆除。

④拆卸轴承角圈10。轴承角圈与转子轴采用过盈配合安装，拆卸前需将轴承角圈使用加热装置进行加热，后进行拆除。

⑤拆卸轴承座轴承套件。轴承座同端盖采用过渡配合安装，通过轴承座16上顶丝孔将轴承座连带轴承同时拆卸。

⑥拆除轴承内圈。轴承内圈与转子轴采用过盈配合安装，拆卸前加热轴承内圈，后进行拆除。

⑦分离轴承座和轴承。轴承座与轴承外圈采用过盈配合。使用拆卸工装与推力泵将轴承外圈与轴承座分离。

二、重新安装轴承

①轴承压装。使用压装工装和推力泵将轴承外圈压装进轴承座。

②热套轴承内圈。

③加热端盖上与轴承座配合位置，在将已装配有轴承的轴承座安装于端盖。

④热套轴承角圈并安装。

⑤安装轴承挡圈。

⑥安装轴头盖板。

⑦安装封盖。

Claims (4)

1.一种单轴承结构的重载机车牵引电机，包括机座（1）、非传动端端盖（2）、转子（3）、轴承（5）、轴承挡圈（6）、轴承角圈（10）；其特征在于转子轴的传动端连接有联轴节（21），所述联轴节呈柱状，沿柱状联轴节的轴线开有螺纹通孔，联轴节的一端端面上设有啮合齿（21－1）；转子轴的传动端端面开有固定孔，固定孔的轴线与转子轴的轴线重合；联轴节的非啮合齿一端过盈配合***固定孔；还包括封盖（11）、轴承座（16）、轴头盖板（14）；轴承座（16）上的轴承孔为从外向内渐缩的一级阶梯孔；轴承（5）的外圈顶住轴承座（16）的轴承孔的阶梯面，并与轴承座（16）的轴承孔过盈配合，轴承（5）的内圈顶住转子轴的轴肩并与转子轴过盈配合；非传动端端盖（2）上的轴承座孔为从外向内渐缩的一级阶梯孔，轴承座（16）的内侧端面顶住非传动端端盖的轴承座孔的阶梯面并与轴承座孔过渡配合，轴承座（16）的内侧端的轴承孔壁有径向延伸出的且与转子轴或轴承（5）的内圈间隙配合的密封挡环（16－1）；轴承角圈（10）与转子轴过盈配合；轴承挡圈（6）的内侧端面设有凸环（6－1），凸环的外环面与轴承座（16）的轴承孔过渡配合且凸环的端面与轴承（5）的外圈接触，轴承挡圈（6）的内侧端面与轴承座的外侧端面接触并用螺栓将轴承挡圈与轴承座固定，轴承挡圈（6）的内圈壁设有从外向内渐缩的一级阶梯；轴头盖板（14）的内侧端面与轴承角圈（10）相接触且轴头盖板（14）的外环面、内侧端面分别与轴承挡圈（6）的内圈壁、阶梯面间隙配合，并用螺栓将轴头盖板（14）固定于转子轴端面；封盖（11）的内侧端面设有定位凸环（11－1），定位凸环（11－1）的外环面与非传动端端盖（2）的轴承座孔过渡配合且定位凸环的端面与轴承座（16）的外侧端面接触，封盖（11）与非传动端端盖（2）之间螺栓固定；其中封盖（11）、轴头盖板（14）、轴承挡圈（6）、轴承座（16）上都布有顶丝孔。

2.根据权利要求1所述的单轴承结构的重载机车牵引电机，其特征在于联轴节（21）的啮合齿一端的柱面上有径向延伸出的平衡盘（21－2）。

3.根据权利要求1或2所述的单轴承结构的重载机车牵引电机，其特征在于还包括与机座（1）固定连接的固定工装（26）、橡胶垫（27）、固定工装螺栓（28），在联轴节与固定工装（26）之间垫橡胶垫（27），用固定工装螺栓（28）将固定工装（26）与联轴节（21）固定并压紧橡胶垫（27）。

4.根据权利要求1所述的单轴承结构的重载机车牵引电机，其特征在于，轴承座（16）有四个均布的M10顶丝孔。