电机与轮对的传动方式

1、电机与轮对的传动方式电机与轮对的传动方式电机传动的方式有，直流一直流电传动（DC DC ）、 交流一直流电传动（AC DC）、交一直一交流 电传动（AC DC AC ）。DC DC的直流电传动，需要直流电动机、直流 输电，或者直流发电机。可是直流电太简单，电 压和电流极易受到电阻的影响，能量在传送过程 中，可能就大大地损耗造成浪费，为了减少电阻 的损耗，直流电的电网又要使用粗大的电缆，就 会消耗大量有色金属。所以，目前中国的电气化 铁路是早已不再使用直流电网了 ，直流一直流的 电传动，只有在短途的城市轨道运输中，一些地 铁和轻轨的列车可能还在使用。AC DC的交流一直流电传动，仍然是使用直流

2、电动机，可是发电、输电都不用直流电了，而是 使用交流电的发电机，通过交流电网进行输电， 只是连接直流电动机之前，要使用整流设备，变 速同样是通过改变直流电的电压和电流，对直流 电动机进行操作。目前仍在使用的韶山系列电力 机车，就全都是交流一直流电传动。AC DC AC的交一直一交电传动，就是先把 单相的交流电整流得到直流电，再把直流电变成 三相交流电，用来开动三相交流异步电机。他还 是单相交流电的接触网，可是到了电力机车，就 能够变成三相交流电，开动的三相异步电机，是 相当理想的电动机，可是三相电机变速麻烦，这 种电传动的应用也就相当晚。另外还有单相交流电的电传动，接触网是单相交 流电，电动机

3、也是单相异步电动机，变速就直接 改变交流电的频率，可是单相电动机运行没有三 相电动机稳定，这也是交流传动电力机车急需解 决的问题。轮对传动方式代就已运用在法国的轮对驱动系统是转向大功率电力机车上架的重要组成部件，其了。随着现代科主要作用是把牵引电机输出 的扭矩传递到轮对，货 运电力机车由于运行速度较低（最 大速度不大于120 km/h），轮对驱 动系统一般采用抱轴 式悬挂方式，即牵引电 机一侧通过 抱轴箱及轴承悬挂在 车轴上，另一侧通过弹 性体悬挂在 构架上，牵引电机通过 一级齿轮减速传递牵 引电机扭矩 到轮对。抱轴式悬挂结 构简单，经济实用，20 世纪20年学技术的进步与发 展，该悬挂结构也

4、在不 断地变化改进，其结构形式可分为双 边传动、单边传动、带 弹性联轴器的驱动系统。我国的SS、 SS、SS及原苏联引进 的8G型货运电力机车转向架采 用双边传动驱动系 统，SSb、SS、SS* SS及引进的6G、 6K 8K DJ1 HX1、HX2、 HX3型货运电力机车转向 架采用单边传动驱动系统，HX1B、HX3B型货运电力机车 转向架采用弹性联轴 器的驱动系统。我国各型货运电力 机车转向架驱动系统参数见表1。表1我国各型货运电力机车转向架驱动系统参数抱轴式悬挂结构的特 点有：1）能够适应轮 对与构架之间的各种运动与位 移，与构架的弹性悬挂 能够减少牵引电机的 振动；2）结构简单， 运用

5、维护方便；3）机 车簧下质量较大，产生较大 的轮轨作用力，限制机 车的允许运行速度。2双边传动驱动系统双边传动驱动系统结 构见图1，是我国生产 首台电力机车时引进原苏联电 力机车的轮对驱动系 统，牵引电机 转轴两端装有齿轮，以 传递牵引电机扭矩到 轮对，大小齿轮采用斜齿，左右齿轮 的旋向相反。牵引电机 抱轴箱米用轴瓦轴承，通过轴瓦支 撑在车轴上。该结构从 SS型机车开始直到现在生产的 SS、SS型机车还在运 用，是我国电力机车上应用最多 的一种轮对驱动系统。图1双边传动驱动系统大齿轮由齿轮心与齿 圈组成，齿圈过盈配合 套装在齿轮心上。早期的轮对 采用轮箍加轮心结 构，大齿轮过盈 配合套装在长毂

6、轮心 上。机车采用整体车轮 后，大齿轮过盈配合套装在车轴 上，齿圈材料采用中碳 合金结构钢，齿 面进行中频淬火；小齿 轮采用低碳合金结构 钢，齿面进行 渗碳淬火，小齿轮内孔 是1 : 10的锥孔，过盈 配合套装在 牵引电机轴上。大、小 齿轮采用螺旋角大的 斜齿轮，以提 高传动的运行平稳 性，减少传动噪声。两 边斜齿轮旋向相 反，相互抵消了轴向 力，电机轴承、抱轴承 上不会增加轴 向附加载荷。由于机车车辆限界 (GB146.1)的限制， 大齿轮的外径(齿轮箱下部限界影 响)不能太大，齿轮中 心距及牵引电 机外径、功率均受到限 制。由于牵引电机与车 轴之间的间 隙较小，抱轴瓦较滚动 轴承的厚度尺寸

7、较 小，抱轴瓦的厚 度只有15mm为了使同 样内径的滚动轴承厚 度达到40 mm 以上，早期设计中选用 抱轴瓦结构来满足大 功率电机的 外形要求。抱轴瓦由瓦 背与轴衬组成，瓦背为铜铸件，轴衬为一层薄的合金材 料，安装前要在抱轴瓦 上刮出网状润滑油槽，以便在轴瓦 与车轴结合面上形成 润滑油膜。抱轴瓦使用黏度较小的 稀油润滑，在运行时轴 衬容易磨损加大了轴承与车轴的 间隙，影响牵引齿轮的 正常啮合。大齿轮安装在车轴上 时，左右斜齿轮上的对 应点在圆周方向上的角度差（即相位差）应相等，使得同一轴上的左右齿轮在转动时同步啮合受力。小齿轮 套装到牵引电机轴上时，须使用工 艺轮对，以保证两侧大 小齿轮的准

8、 确啮合、齿侧隙相同， 使两侧齿轮的受力均 匀。齿轮箱采用钢板焊接 结构，通过螺栓固定在 电机与抱轴箱上。受空间尺寸 的限制，齿轮上、下箱 的接触面较小，使用密封胶进行密 封。齿轮箱大、小领圈 静密封使用橡胶圈密封，大领圈动 密封处采用简单的迷 宫加毛毡结构。齿轮箱的密圭寸效果 一般，在运用过程中容 易漏油。齿轮箱与抱轴箱在有限的空间内无法完全密封，抱轴箱中的润滑油在运行中会 窜到齿轮箱内，故齿轮 箱也采用抱轴瓦油润滑。3单边传动驱动系统该系统的牵引电机一 侧通过抱轴箱圆锥轴 承悬挂在车轴上，另一侧通过吊 杆及弹性元件悬挂在 构架上，大、小齿轮安装在牵引电 机的一侧。其与双边传 动驱动系统比较

9、具有下列优点：1） 减少了一对大、小齿 轮，在空间上有较大的尺寸，可以加 大牵引电机外径（提高 电机功率）、方便布置齿轮箱及密 封结构；2）抱轴箱圆 锥轴承比抱轴瓦具有高的传动效率及工作可靠性，减少了 系统的检修、维护工作量。3.1货运直流电力机 车单边传动驱动系统 我国生产的SS、SSb、SSb、SS及引进的6G6K、8K型货运直流电力机 车，都采用单边传动驱 动结构，其结构形式见图2。图2货运直流电力机车单边传动驱动系统斜齿轮传动在运转时 会对牵引电机轴承、抱 轴承产生附加轴向载荷，降低 轴承的使用寿命，所以我国直流传小齿轮的啮合状况，使动电力机车的大、小驱得齿面受力动齿轮都采用直齿传 动

10、，齿轮材料 为低碳合金结构钢，齿 面进行渗碳淬火。引进 机车的大齿 轮都采用了整体齿 轮，国产机车采用分体 式大齿轮，通过 螺栓连接齿轮心与齿 圈，以消除过盈套装引 起的齿轮附 加应力。大齿轮过盈配 合套装在车轴上，小齿 轮内孔过盈 配合套装在牵引电机 轴上。SS及引进的6G型机 车大齿轮采用弹性齿 轮，其主要特点是：1）改善大、均匀，减少齿轮的磨 损；2）减小线路不平 顺对牵引电机的冲击，降低牵引电机的 故障率；3）结构复杂, 弹性元件要定期维护、更换，检修 维护工作量大，成本 高。该结构没有 得到广泛的应用。 抱轴箱体采用铸造结 构，箱体两端各有一个 圆锥轴承，该轴承过盈配合安 装在车轴上

11、，采用油脂 润滑。抱轴箱通过螺栓与牵引电 机联接成一体，运用过 程中须定期补脂及检查抱轴箱的横动量，如横动量超标高，而质量与外形尺寸则须加垫调的减少为驱整。机车在线路运行发生 牵引电机、小齿轮故障 使电机转子固死时，可以把齿 轮箱上、下箱取下或分 开挂在电机 上，在抱轴箱与牵引电 机之间加一垫片（垫片 厚度大于一个齿高）分开大、小齿 轮，使机车能够运行并 回段进行故障处理。3.2货运交流电力机 车单边传动驱动系统 随着我国电力机车由 直流传动到交流传动 的发展， 牵引电机功率大幅提动齿轮箱及密封的设 计提供了条件，密封效 果也大大提高。由于牵引电机转速 及传递扭矩都有了大 幅度的提高， 交流牵

12、引电机的传动 端轴承普遍米用齿轮 油润滑，以改 善轴承的润滑条件，提 高轴承的使用寿命。HX1型机车轮对驱动 系统结构见图3,小齿 轮外形尺寸较小，故在牵引电 机轴上的安装采用插 入式，即小齿 轮轴通过过盈配合插 入电机轴孔内。大、小 齿轮采用小螺旋角的斜齿轮，齿轮的 轴向力由牵引电机轴 承及抱轴承承受。齿轮箱材料采用EN1706标准铝合金铸件，其下部设有一个油位观察 孔，便于检查油位，排 油螺堵上装有磁铁，吸附齿轮油中的铁 屑。齿轮箱采用阶梯式 迷宫密封，具有良好的密封效 果，解决了机车齿轮油 漏油的通病。图3 HXd1型机车轮对驱动系统HX3型机车轮对驱动系统结构见图4，大、 小齿轮也采用

13、小螺旋角的斜齿 轮，小齿轮内孔通过过 盈套装在牵引电机转轴上，大齿轮为 整体锻造式结构过盈 套装在车轴上。齿轮箱、抱轴箱均采用EN 1563 中的 EN- GJS- 500- 7U 球墨铸铁，具有足够的强 度、刚度及抗冲击性 能。为保证机车的安全运行和快速 救援，齿轮箱小齿轮端 有一可拆卸端盖，需要时打开此 盖，用液压泵把小齿轮 拆卸下来，使 机车能够运行并回段 进行故障处理。图4 HXd3型机车轮对驱动系统HX2 HX2B型机车轮对 驱动系统采用了一种 新的结构形式（见图5），牵 引电机传动端小齿轮 采用间支式安 装（见图6）,它将牵引 电机传动端轴承移到 了小齿轮外 侧，延伸电机外端盖作

14、为传动轴承的支座，消 除了小齿轮 悬臂结构对电机传动 轴承的影响，以改善传 动轴承及齿 轮的受力状态，提高 大、小齿轮啮合能力， 减少齿轮的单 边磨损，延长轴承的使 用寿命。抱轴箱与传统 结构形式一图5 HXd2型机车轮对驱动系统图6牵引电机传动端小齿轮安装-3-致，齿轮箱为铸造结 构，上下分箱，抱轴箱 体、齿轮箱材料采用EN1563标准的球 墨铸铁。4带弹性联轴器的驱动系统通过引进国外的先进 技术，在HX1B HX3B型 机车转向架上采用了一种 新型的弹性联轴器驱 动系统。该系统在西门子及庞巴迪 公司的电力机车上经 过了长期的应 用，具有非常成熟的运 用经验，可大大减少电 机轴弯曲引起的齿轮

15、偏载，改善齿 轮、牵引电机轴承的受 力条件，延长其使用寿命，减少检 修维护量。HX1B型机车驱动系统 采用一级减速齿轮传 动结构（见图7）。齿轮箱为承 载式、垂直分箱结构， 材料为EN1563标 准球墨铸铁，具有较好 组织致密性及抗震减 磨性能。齿轮 箱分为小齿轮箱和大 齿轮箱，采用多层迷宫 密封，具有很 好的密封效果。小齿轮 两端通过NU圆柱轴承 支承在小 齿轮箱上，其最外端还 安装有一个球轴承，承 受轴向载 荷；牵引电机转轴通过 柔性联轴器与小齿轮 联接，联轴器 有足够的刚度，且能适 应各个方向的小位移 并传递牵引 电机产生的驱动扭 矩。大齿轮通过齿轮毂 安装在车轴上， 齿轮箱内齿轮及各传

16、 动轴承都米用齿轮润 滑油（稀油）油 浴及飞溅润滑。牵引电 机与齿轮箱刚性连接 成一个整体， 牵引电机传动端直接 通过齿轮箱NU圆柱轴 承支承在车 轴上，承受齿轮箱上的 径向载荷；牵引电机非 传动端则通 过抱轴箱球轴承支承 在车轴的另一端，承受 驱动系统的 径向及轴向载荷。大、 小齿轮均采用小螺旋 角斜齿轮，材料为EN 10084标准的 低碳合金渗碳钢，齿轮表面经过渗充润滑油脂。碳热处理后硬度高、耐 HX3B型机车也采用一 磨性好。大齿轮由齿圈 级减速齿轮传动结与齿轮心组成，通过螺栓连接，联 轴器一端与小齿轮端 面联接，另一 端通过联轴器轴与牵 引电机转轴内孔过盈 联接，传递牵 引电机所产生的

17、扭 矩。联轴器具有适当的 抗弯、抗扭及轴 向、径向刚度，用以传 递电机牵引扭矩，在负 载情况下产 生微小变形，满足轴承 的安装要求。抱轴箱轴 承采用球轴 承，通过润滑脂润滑， 抱轴箱上设有注油 孔，需要定期补构，牵引电机进风口放在齿轮 传动端，齿轮箱采用下 部分箱，联轴器的两半通过螺栓联 接，齿轮箱采用NUP圆 柱支承轴承，承受齿驱动系统的 径向及轴向载荷。另一 端抱轴承应用NL圆柱轴承，承受驱 动系统的径向载荷。5结论1）我国的货运电力机 车采用抱轴悬挂方 式，其直流传动货运电力机车的 最大运行速度为100 km/h。采用交流传动技术后，由于牵声，但要考虑到斜齿轮引电机的质量减轻，降 的轴向力对低了机车的簧下质量，货运电力机 车最大运行速度达到了 120 km/h，国外机车的最大运行 速度更是达到了 140 km/h。2）现在普遍米用EN10084标准中的优 质低碳合金钢材料制造牵引齿轮，用 渗碳淬火工艺进行齿 面硬化，提咼 了齿轮的强度、齿面的 耐磨性和抗点蚀能 力。齿轮参数的 选择上采用小