CN106274919A - 高速机车电机悬挂装置 - Google Patents

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李传龙
王建
杨会滨
姜涛
张明超
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Abstract

高速机车电机悬挂装置,电机1和齿轮箱2刚性连接，电机1与前支承座3通过螺栓套管13和内六角螺栓5来连接，电机1通过前支承座3吊挂在构架前端梁6a上,电机1通过后支承座4连接电机吊杆7吊挂在构架横梁6b上,齿轮箱2通过齿轮箱吊杆8吊挂在构架横梁6b上，后支承座4上的挡板4a夹在构架横梁6b上的横向止档座9中间，并保持一定的间隙。本发明的高速机车电机悬挂装置,电机悬挂采用弹性架悬方式，保证了机车具有良好的动力学性能、较低的轮轨动作用力，并结合了横向止档的功能，保证了较小的横向振动和优良的横向动力学性能。本发明高速机车电机悬挂装置,结构简单，设计合理，具有较高的承载能力和安全系数。

Description

高速机车电机悬挂装置
技术领域
本发明涉及一种高速机车电机悬挂装置。
背景技术
机车电机悬挂装置的作用是在转向架上悬挂牵引电机，并防止其掉落至轨道上。不同速度、载重等级的机车对悬挂方式有不同的要求。电机的悬挂方式主要分为轴悬式(又称为滚动抱轴半悬挂式)和架悬式(又称为全悬挂)2种。典型的轴悬式结构为：牵引电机安装在转向架构架上，电机轴与车轴平行。电机一端通过安装在电机悬挂***中的一对轴承支持，车轴绕轴承旋转。另一端通过电机吊杆固定在构架横梁的支架上。典型结构如图1所示。
机车的设计中，转向架的簧间质量和转动惯量对机车的稳定性具有显著的影响，而现有技术主要有以下缺点：
1、簧下质量大。电机重量电机近一半的质量由轮对承担，较高的簧下质量，导致轮轨作用力大，特别是随着运行速度的提高，轮轨动作用力显著增大。
2、牵引电机、轴承和牵引齿轮等主要部件的工作条件恶劣。
3、刚性轴悬式结构驱动的扭转弹性差，往往容易造成直流牵引电机的过载甚至损坏。弹性轴悬式的结构则相对复杂，所起到的缓冲也非常有限。
4、轴悬式的结构决定了只适合120km/h以下速度等级机车，无法满足高速机车的要求。
发明内容
本发明所解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种簧间质量小，弹性连接，同时具有限位和解耦的功能的高速机车电机悬挂装置。
本发明采用的技术方案是高速机车电机悬挂装置,电机和齿轮箱刚性连接，电机与前支承座通过螺栓套管和内六角螺栓来连接，电机与后支承座通过防松螺栓连接,电机通过前支承座吊挂在构架前端梁上,电机通过后支承座连接电机吊杆吊挂在构架横梁上,齿轮箱通过齿轮箱吊杆吊挂在构架横梁上，后支承座上的挡板处在构架横梁上的横向止档座中间，并保持一定的间隙。后支承座的特殊的挡板结构，可与构架的横向止档座共同实现保持间隙、横向限位功能，限制过大的横向位移。
前支承座通过支座与齿轮箱连接。前支承座的弧形结构与空心轴同心装配，并与空心轴之间存在间隙。前支承座通过橡胶关节连接到构架横梁上。前支承座通过螺栓套管与电机连接。电机吊杆和齿轮箱吊杆通过橡胶关节连接到构架前端梁上。螺栓套管保证了连接的柔性，缓解冲击和振动。橡胶关节可以吸收垂向、纵向、横向振动能量，有效减小转向架振动，更有利于对各向刚度进行调整，吸收不同的振动频率。电机和构架侧梁之间设有抗耦合减振器，有效避免电机与构架的共振，使电机和齿轮箱的横向惯量和摇头惯量大部分与整个构架解耦。
横向限位止档通过螺栓连接到横向止档座上。横向限位止档与横向止档座之间设有调整插片，在落车过程中根据实际情况调整间隙，以满足要求，实现所需的动力学性能。横向止档座的下方设计有销孔，半光圆销穿入销孔后，开口销穿入半光圆销尾部通孔中。当电机悬挂装置发生意外脱落时，整个装置落在半光圆销上，而不会掉落到轨道上，造成脱轨乃至人员伤亡等重大事故。
本发明的有益效果是电机悬挂采用弹性架悬方式，保证了机车具有良好的动力学性能、较低的轮轨动作用力，并结合了横向止档的功能，保证了较小的横向振动和优良的横向动力学性能。采用这种结构，实现了电机与构架的弹性架悬结构，当转向架运行中构架横向振动或摇头振动时，电机和驱动装置能够相对于构架发生横向运动，使其横向惯量和摇头惯量大部分与整个构架解耦，从而降低了转向架的簧间质量的横向惯量和摇头惯量，有利于改善转向架的横向动力学性能，避免转向架发生横向失稳现象。本发明高速机车电机悬挂装置,结构简单，设计合理，具有较高的承载能力和安全系数。
附图说明
图1为本发明的现有技术机车电机悬挂装置主视图；
图2为本发明的高速机车电机悬挂装置主视图；
图3为图1的仰视图；
图4为本发明的高速机车电机悬挂装置的横向限位止档装置结构图；
图5为本发明的高速机车电机悬挂装置的前支承座三维视图；
图6为本发明的高速机车电机悬挂装置的后支承座三维视图；
图7为本发明的高速机车电机悬挂装置的调整插片主视图。
图中标记为：1-电机，2-齿轮箱，3-前支承座，3a-弧形结构，4-后支承座，4a-挡板，5-内六角螺栓，6a-构架前端梁，6b-构架横梁，6c-构架侧梁，7-电机吊杆，8-齿轮箱吊杆，9-横向止档座，10-支座，11-空心轴，12-橡胶关节，13-螺栓套管，14-抗耦合减振器，15-横向限位止档，16-调整插片，17-半光圆销，18-开口销
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
如图2、图3所示，高速机车电机悬挂装置,电机1和齿轮箱2刚性连接，电机1与前支承座3通过螺栓套管13和内六角螺栓5来连接，电机1与后支承座4通过防松螺栓连接，电机1通过前支承座3吊挂在构架前端梁6a上,电机1通过后支承座4连接电机吊杆7吊挂在构架横梁6b上,齿轮箱2通过齿轮箱吊杆8吊挂在构架横梁6b上，后支承座4上的挡板4a夹在构架横梁6b上的横向止档座9中间，并保持一定的间隙。
前支承座3通过支座10与齿轮箱2连接。前支承座3的弧形结构3a与空心轴11同心装配，并与空心轴11之间存在间隙。前支承座3通过橡胶关节12连接到构架前端梁6a上。前支承座3通过螺栓套管13及内六角螺栓5与电机1连接。电机吊杆7和齿轮箱吊杆8通过橡胶关节12连接到构架横梁6b上。螺栓套管保证了连接的柔性，缓解冲击和振动。橡胶关节可以吸收垂向、纵向、横向振动能量，有效减小转向架振动，更有利于对各向刚度进行调整，吸收不同的振动频率。电机和构架侧梁之间设有抗耦合减振器，有效避免电机与构架的共振，使电机和齿轮箱的横向惯量和摇头惯量大部分与整个构架解耦。采用这种结构，实现了电机与构架的弹性架悬结构，当转向架运行中构架横向振动或摇头振动时，电机和驱动装置能够相对于构架发生横向运动，使其横向惯量和摇头惯量大部分与整个构架解耦，从而降低了转向架的簧间质量的横向惯量和摇头惯量，有利于改善转向架的横向动力学性能，避免转向架发生横向失稳现象。后支承座的特殊的挡板结构，可与构架的横向止档座共同实现横向限位功能，限制横向位移。
如图4和图5所示，横向限位止档15通过螺栓连接到横向止档座9上。横向限位止档15与横向止档座9之间设有调整插片16。在落车过程中根据实际情况调整间隙，以满足要求，实现所需的动力学性能。为了实际生产中装配的需要及作业空间的考虑，调整的插片的形状设计为如图7所示。横向止档座的下方设计有销孔，半光圆销17穿入销孔后，开口销18穿入半光圆销尾部通孔中。当电机悬挂装置发生意外脱落时，整个装置落在半光圆销上，而不会掉落到轨道上，造成脱轨乃至人员伤亡等重大事故。
对本发明的后支承座进行了有限元强度分析，计算结果表明：(1)在超常载荷的各种工况下，后支承座的应力均小于材料的屈服极限，满足静强度要求。(2)在模拟运用载荷作用下，通过对后支承座所有节点的4种载荷工况的分析，后支承座各节点的应力幅值均不超过材料的Goodman疲劳极限图，满足疲劳强度要求。
本发明的高速机车电机悬挂装置,电机悬挂采用弹性架悬方式，保证了机车具有良好的动力学性能、较低的轮轨动作用力，并结合了横向止档的功能，保证了较小的横向振动和优良的横向动力学性能。本发明高速机车电机悬挂装置,结构简单，设计合理，具有较高的承载能力和安全系数。

Claims (10)

1.高速机车电机悬挂装置,其特征在于:电机(1)和齿轮箱(2)刚性连接，电机(1)与前支承座(3)通过螺栓套管(13)和内六角螺栓(5)来连接，电机(1)与后支承座(4)通过防松螺栓连接,电机(1)通过前支承座(3)吊挂在构架前端梁(6a)上,电机(1)通过后支承座(4)连接电机吊杆(7)吊挂在构架横梁(6b)上,齿轮箱(2)通过齿轮箱吊杆(8)吊挂在构架横梁(6b)上，后支承座(4)上的挡板(4a)位于构架横梁(6b)上的横向止档座(9)中间，并留有间隙。
2.如权利要求1所述的高速机车电机悬挂装置,其特征在于:所述的前支承座(3)通过支座(10)与齿轮箱(2)连接。
3.如权利要求1所述的高速机车电机悬挂装置,其特征在于:所述的前支承座(3)的弧形结构(3a)与空心轴(11)同心装配，并与空心轴(11)之间存在间隙。
4.如权利要求1所述的高速机车电机悬挂装置,其特征在于:所述的前支承座(3)通过橡胶关节(12)连接到构架前端梁(6a)上。
5.如权利要求1所述的高速机车电机悬挂装置,其特征在于:所述的前支承座(3)通过螺栓套管(13)及内六角螺栓(5)与电机(1)连接。
6.如权利要求1所述的高速机车电机悬挂装置,其特征在于:所述的电机吊杆(7)和齿轮箱吊杆(8)通过橡胶关节(12)连接到构架横梁(6b)上。
7.如权利要求1所述的高速机车电机悬挂装置,其特征在于:所述的电机(1)和构架侧梁(6c)之间设有抗耦合减振器(14)。
8.如权利要求1所述的高速机车电机悬挂装置,其特征在于:横向限位止档(15)通过螺栓连接到横向止档座(9)上。
9.如权利要求1所述的高速机车电机悬挂装置,其特征在于:所述的横向限位止档(15)与横向止档座(9)之间设有调整插片(16)。
10.如权利要求1所述的高速机车电机悬挂装置,其特征在于:所述的横向止档座(9)的下方设计有销孔，半光圆销(17)穿入销孔后，开口销(18)穿入半光圆销(17)尾部通孔中。
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