第3章-动车组转向架-3.8驱动装置

第3章动车组转向架授课内容第3章动车组转向架3.1转向架概述3.2几种典型的动车组转向架简介3.3转向架构架3.4一系悬挂装置3.5二系悬挂装置3.6轮对装置3.7轴箱装置及其定位装置3.8驱动装置3.9基础制动装置3.10转向架强度分析3.8动车组驱动装置第3章动车组转向架3.8.1驱动装置作用3.8.2驱动装置的结构形式3.8.3轴悬式驱动装置3.8.4架悬式驱动装置3.8.5体悬式驱动装置3.8.6几种典型动车组驱动装置1.驱动装置作用。2.驱动装置结构形式及其特点。3.挠性浮动齿式联轴节式驱动装置工作原理。4.CRH系列动车组驱动装置的工作原理。5.CRH系列动车组齿轮箱装置功能及其结构。学习知识点学习目标3.8.1驱动装置作用第3章动车组转向架1.驱动装置：将机车或动车传动系统传来的能量最后有效地传给轮对（或车轮）的执行装置。2.作用：将牵引电动机的扭矩有效地转化为转向架轮对转矩，利用轮轨的黏着机理，驱使机车或动车沿着钢轨运行。驱动装置是机车或动车有别于一般车辆的最主要特征。3.组成：牵引电动机、齿轮传动装置和联轴器。3.8.1驱动装置作用第3章动车组转向架3.8.2驱动装置的结构形式第3章动车组转向架根据牵引电机的悬挂方式的不同，驱动装置的结构形式有：轴悬式、架悬式、体悬式轴悬式电机一般与齿轮箱直接连接架悬式电机一般通过联轴节与齿轮箱连接体悬式电机一般通过万向轴与齿轮箱连接高速列车牵引电机的悬挂方式主要分为体悬式、刚性架悬式及弹性架悬式。根据牵引电机的悬挂方式的不同，驱动装置的结构形式有：（1）CRH1和CRH2型动车组——挠性浮动齿式联轴节式牵引电动机刚性架悬式结构。（2）CR400BF型动车组——挠性浮动齿式联轴节式牵引电动机弹性架悬式结构。（3）CRH5型动车组——垂直万向轴驱动的牵引电动机全体悬式结构。3.8.3轴悬式驱动装置第3章动车组转向架轴悬式

——将牵引电机一端与车轴相连，另一端与构架相连，其全部质量的大约一半由车轴承担，另一半由转向架构架承担。分类：刚性轴悬式弹性轴悬式3.8.3轴悬式驱动装置第3章动车组转向架1.刚性轴悬式驱动装置1—牵引电机2—电机弹性悬挂3—驱动小齿轮4—车轴上大齿轮5—减速齿轮箱6—爪型轴承驱动力矩的传递过程:输出轴→小齿轮→大齿轮→传力销→右侧车轮→车轴→左侧车轮刚性轴悬式驱动装置结构示意图3.8.3轴悬式驱动装置第3章动车组转向架（1）刚性轴悬式驱动装置结构及原理：牵引电机的一端通过两个抱轴瓦（或轴承）支承在车轴上，另一端通过一根弹性吊杆悬吊于构架的横梁或端梁上，形成了所谓的3点支撑。（2）刚性轴悬式驱动装置特点：1）簧下质量大。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）由于其驱动扭转弹性很差，往往造成牵引电机的集电器过载甚至损坏。4）该驱动装置结构简单、检修方便。（3）适用性：主要适用于运行速度较低的机车或动车，例如DF4和SS3系列机车。3.8.3轴悬式驱动装置第3章动车组转向架2.弹性轴悬式驱动装置1-六杆连杆机构2-抱轴承3-弹性橡胶关节4-弹性吊挂5-牵引电机6-车轴齿轮箱7-小齿轮8-大齿轮

空心车轴弹性轴悬式驱动装置结构示意图103.8.3轴悬式驱动装置第3章动车组转向架（1）弹性轴悬式驱动装置结构：与刚性轴悬式驱动装置相比，只是在车轴和电动机抱轴承间加了一根空心轴，而该空心轴两端通过弹性元件与左右车轮相连。而大齿轮与空心轴固结在一起。这样，就相当于在牵引电机和轮对之间加入了一个具有局部缓冲功能的弹簧，起到了一定的缓和冲击、减少动作用力的作用。3.8.3轴悬式驱动装置第3章动车组转向架（2）弹性轴悬式驱动装置特点：与刚性轴悬式驱动装置相比，弹性轴悬式驱动装置的基本特点没有改变，例如，一系簧下的质量并没有减少，甚至还有所增加（因为增加了一根空心轴和两套六连杆机构），只是轮轨动作用力经弹性元件缓冲后再传给齿轮和电动机，牵引电机和齿轮啮合的工作条件有所改变，但结构比较复杂。3.8.4架悬式驱动装置第3章动车组转向架架悬式——将牵引电机整个悬挂在构架上，其全部质量由转向架构架承担，不再与车轴发生直接关系，而驱动扭矩则通过一套灵活的驱动机构传递给车轴（或车轮）。挠性浮动齿式联轴节式架悬式轮对空心轴架悬式电机空心轴架悬式刚性架悬式弹性架悬式3.8.4架悬式驱动装置第3章动车组转向架14CRH380BL转向架驱动装置结构图1.挠性浮动齿式联轴节式架悬驱动装置3.8.4架悬式驱动装置第3章动车组转向架1.挠性浮动齿式联轴节式架悬驱动装置1-牵引电机2-小齿轮3-驱动轴4-大齿轮

5-牵引电机吊挂6-挠性联轴节7-减速齿轮箱

8-齿轮箱吊挂装置9-牵引电机安装架挠性浮动齿式联轴节式架悬驱动装置结构示意图3.8.4架悬式驱动装置第3章动车组转向架工作特点

簧下重量小（电机重量全部悬挂于构架横梁上成为簧上重量，但牵引齿轮和齿轮箱之重量的一部分仍然属于簧下重量），减小了轮轨间的动作用力；大大改善了牵引电机的工作条件；牵引齿轮的工作条件并未得到改善；与刚性轴悬式驱动装置相比，结构稍复杂。但与其他架悬式和体悬式驱动装置相比，结构要简单得多；

拆装简单，检修维护方便。3.8.4架悬式驱动装置第3章动车组转向架挠性浮动齿式联轴节（WN）式牵引电动机刚性架悬式驱动装置结构示意图（1）刚性架悬式——CRH1/CRH2动车组驱动装置刚性架悬式：即把电机直接刚性固定在构架上，这种电机悬挂方式简单，但主要适用小质量电机。3.8.4架悬式驱动装置第3章动车组转向架（1）刚性架悬式——CRH1/CRH2动车组驱动装置刚性架悬式：即把电机直接刚性固定在构架上，这种电机悬挂方式简单，但主要适用小质量电机。1-牵引电机2-小齿轮3-驱动轴4-大齿轮5-挠性联轴节6-减速齿轮箱7-电机吊装设备刚性架悬式驱动装置结构示意图3.8.4架悬式驱动装置第3章动车组转向架挠性浮动齿式联轴节（WN）式牵引电动机弹性架悬式驱动装置结构示意图挠性浮动齿式联轴节式牵引电动机弹性架悬式结构图（CRH3）1.弹性吊挂（4个薄吊板弹簧，具有较好的横向弹性）2.横向减振器3.安全销和安全限位挡4.电机安装架5.齿轮箱C形支架安装螺栓（2）弹性架悬式——CRH3动车组驱动装置3.8.4架悬式驱动装置第3章动车组转向架驱动装置弹性吊挂齿轮箱吊挂（C型支架+橡胶块）WN联轴节（2）弹性架悬式——CRH3动车组驱动装置3.8.4架悬式驱动装置第3章动车组转向架结构：牵引电动机的两端均通过长、短吊挂与转向架构架横梁或端梁相连，并在车轴上加上了一根空心轴,其一端通过弹性元件与车轮连接，另一端同样通过弹性元件与驱动大齿轮连接。2.轮对空心轴架悬式驱动装置1-弹性橡胶关节2-六连杆机构3-内空心轴4-外空车轴5-滚动轴承6-车轴齿轮箱7-小齿轮8-大齿轮9-牵引电机10-短吊挂轮对空心轴架悬式驱动装置结构示意图3.8.4架悬式驱动装置第3章动车组转向架SS7轮对空心轴架悬式驱动装置3.8.4架悬式驱动装置第3章动车组转向架3.电机空心轴架悬式驱动装置1-弹性吊挂2-大齿轮3-车轴齿轮箱4-小齿轮5-弹性联轴节6-扭轴7-齿形联轴器电机空心轴架悬式驱动装置结构：牵引电动机的两端均通过弹性吊挂与转向架构架横梁相连，并通过齿形联轴器将扭矩传给弹性扭轴，再通过弹性联轴节与驱动小齿轮连接。3.8.5体悬式驱动装置第3章动车组转向架体悬式：将牵引电机完全安装在车体底架下面，其全部质量都由车底架承担。分类：半体悬式全体悬式（>=200km/h）CRH5采用万向轴驱动的全体悬式驱动装置CRH5动车组动车转向架驱动装置采用体悬式结构。机械传动装置仅动力转向架有，由齿轮箱、万向轴、安全装置和电机组成，减速齿轮安装在动力轴上通过万向轴和安全装置与电机连。CRH5动车组将牵引电机悬挂在车体底架上，与将电机安装在构架上相比，大大降低了簧间质量。各动力转向架装有一台直接装在轴上的锥齿轮箱。该齿轮箱由牵引电机驱动，用万向轴连接齿轮箱和电机。万向轴转速约为3600转/分，重量为95kg

。3.8.5体悬式驱动装置第3章动车组转向架结构示意图（CRH5）齿轮箱万向轴安全装置电机3.8.6几种典型动车组驱动装置第3章动车组转向架CRH5动车组动车转向架驱动装置采用体悬式结构，由车轴齿轮箱、万向轴、安全装置和牵引电机等组成，牵引电机通过安装架完全悬挂在车体底架上，通过可灵活伸缩变形的万向轴将扭矩传给车轴齿轮箱。1.CRH5型动车组转向架的驱动装置CRH5牵引电机体悬式驱动装置结构示意图（1）结构3.8.6几种典型动车组驱动装置第3章动车组转向架1）一系簧下质量较小，轮轨动作用力较小。2）簧间质量较小，转向架振动性能得以改善，车体运行更加平稳。3）构架摇头转动惯量进一步减少，高速运行时的蛇形稳定性大大提高。4）牵引电动机悬挂在车体上，其工作条件比其它任何悬挂方式都好。5）无需将转向架从车体上拆除就可以很容易地将牵引电动机卸下。6）牵引齿轮的工作条件与轴悬式几乎一样，并未有显著改善。7）结构较复杂，制造成本较高。（2）特点3.8.6几种典型动车组驱动装置第3章动车组转向架CRH5动车组转向架齿轮的传动比为2.5。小齿轮输入轴的轴承配置为两套单列圆柱滚子轴承和一套四点接触球轴承。四点接触球轴承作为推力轴承，只承受轴向力不承受径向力。减速箱轮对上的轴承配置为一套单列圆柱滚子轴承和一对圆锥滚子轴承。圆锥滚子轴承面对面配置，除承担径向载荷外，并作为轴向推力轴承之用，安装中，应当特别注意轴向间隙（0.22～0.33）的调整，以保证轴承的良好运行。润滑方式为油飞溅润滑。减速齿轮箱还配有油位观察传感器以检查油位，信号传输到TCMS(列车控制和监控系统)。在齿轮箱下部与构架间设有一个两端带有弹性橡胶关节的支反力杆，用以克服牵引力矩。3.8.6几种典型动车组驱动装置第3章动车组转向架CRH380BL由齿轮箱、联轴节、安全装置和牵引电机等组成齿轮箱安装在动力轴上,通过联轴节与电机连接。2.CRH380BL型动车组转向架的驱动装置齿轮箱牵引电机联轴节（1）结构3.8.6几种典型动车组驱动装置第3章动车组转向架CRH380BL型动车组转向架齿轮箱的传动比约为2.429。小齿轮输入轴的轴承配置为两套单列圆柱滚子轴承和一套四点接触球轴承,四点接触球轴承作为推力轴承,只承受轴向力,不承受径向力。齿轮箱轮对上的轴承配置为两套圆锥滚子轴承,圆锥滚子轴承相向布置,除承担径向载荷外,还可作为轴向推力轴承之用，润滑方式为油飞溅润滑。联轴节可以消除牵引电机和齿轮箱之间的相对运动。牵引电机通过横向弹性的电机吊架及板弹簧安装在转向架的构架上（2）特点3.8.6几种典型动车组驱动装置第3章动车组转向架CR400BF型动车组驱动装置采用弹性架悬式交流牵引电机，鼓形大变位联轴器，铝合金齿轮箱。电机和齿轮箱结构紧凑，轻量化设计。每个转向架安装两台牵引电机，每台牵引电机通过4个弹性节点安装在转向架构架上，电机与构架间装有电机减振器和电机止挡。从齿轮到牵引电机的扭矩传递是通过联轴器实现的，联轴器还用于补偿轮对与构架之间的全部可能的相对运动。3.CR400BF型动车组驱动装置：牵引电机轮对弹性节点齿轮箱3.8.6几种典型动车组驱动装置第3章动车组转向架齿轮箱：动力转向架配有齿轮箱组成、联轴器、吊杆组成和接地装置。齿轮箱输出端安装在车轴上，输入端通过联轴器与牵引电机相连。通过吊杆组成与构架相连，牵引电机输出扭矩通过联轴节传到齿轮箱，再通过一级减速齿轮箱将扭矩传输到动车轮对上，从而为车辆提供前进的动力。接地装置通过4个螺栓安装在齿轮箱接地安装座上。齿轮箱牵引电机3.8.6几种典型动车组驱动装置第3章动车组转向架牵引电机：牵引电机采用弹性架悬,通过上、下节点固定在转向架构架横梁上，同时装有电机减振器，可以尽量减小工作时的振动。电机减振器牵引电机3.8.7齿轮传动装置（补充内容）第3章动车组转向架1.齿轮传动装置功能及分类齿轮传动装置又称齿轮箱，是动车组的动力传递单元，属于转向架关键部件。（1）功能：车辆启动或正常运行时，齿轮箱将牵引电机的扭矩（转动能）通过连接单元传递并输入齿轮轴，经过齿轮啮合将扭矩传递给与车轴过盈配合的输出齿轮，从而带动车轴、车轮转动，驱动转向架及整车前进。车辆减速、停车时，齿轮箱将轮轴的扭矩逆向传递至牵引电机，实现电机的再生制动。3.8.7齿轮传动装置（补充内容）第3章动车组转向架CRH6-200动车组齿轮箱CRH380A动车组齿轮箱驱动装置3.8.7齿轮传动装置（补充内容）第3章动车组转向架（2）齿轮传动装置分类动车组齿轮箱可按与转向架连接方式、箱体分箱方式、材质、传递方式等进行分类。1）按齿轮箱与构架连接方式不同球关节吊挂垂直吊挂C型支架吊挂CRH1采用球关节吊挂、CRH2采用垂直吊挂、CRH3采用C型吊挂3.8.7齿轮传动装置（补充内容）第3章动车组转向架CRH3动车组齿轮箱3.8.7齿轮传动装置（补充内容）第3章动车组转向架2）按齿轮箱箱体分箱方式不同整体箱上下分体箱CRH2采用整体箱、其它采用上下分体箱3）按齿轮箱箱体材质不同铸铁箱体铝合金箱体CRH1、CRH5采用铸铁材质、其它采用铝合金材质4）按传动方式不同平行传动垂直传动CRH5采用垂直传动、其它采用平行传动3.8.7齿轮传动装置（补充内容）第3章动车组转向架2.齿轮箱结构介绍齿轮箱大端安装在动车车轴上，另一端通过吊挂装置连接在转向架构架上，小齿轮通过连接单元（联轴节或万向轴）与牵引电机连接。齿轮箱包括箱体、主动齿轮、从动齿轮、轴承、密封件、吊挂装置、油位视窗（或油位计）等。3.8.7齿轮传动装置（补充内容）第3章动车组转向架齿轮装置的作用是将牵引电机的扭转力矩有效地传递到车轴而使动车组加速。或者是将车轴的转矩传递给已转为发电机工况工作的牵引动机而使动车组减速。齿轮箱主要包括大齿轮、小齿轮轴、轴承、箱体、轴承盖、齿轮箱吊杆、温度传感器及接地装置等构成。动车组转向架齿轮装置齿轮传动比为85/28=3.036。齿轮箱箱体采用铸铝材料。齿轮的润滑方式采用飞溅式油润滑。为改善温度特性，在箱上部及下部设置了油槽。作为漏油对策，除了采用迷宫式密封圈结构之外，还独立设置了油密封来防止漏油。为检验齿轮装置在低温环境下的工作性能，分别在型式试验过程中进行了常温（40℃）和低温（—25℃）的无负载运转试验，最高试验转速按250km/h运行。3.8.7齿轮传动装置（补充内容）第3章动车组转向架齿轮箱装置图3.8.7齿轮传动装置（补充内容）第3章动车组转向架齿轮箱用作牵引电机与驱动轴之间的减速器，将机械功率从牵引电机传至轮轴，再生制动期间，将功率从轮轴传至电机。齿轮箱采用球墨铸铁，为承载式箱体，其外壳通过一个吊杆连接于转向架构架，符合DIN3961-3963标准中的6级精度，其疲劳强度按DIN3990标准核算。齿轮箱里有一根小齿轮轴，它与一个直接安装在驱动轴上的齿轮相啮合（单级减速齿轮）。齿轮具有螺旋状的齿，经过硬化热处理，其工作表面经过磨削，能在电机与车轴之间进行平滑而稳定的动力传递。齿轮箱体从轴中心线剖分，边缘结合处采用专用的高强度螺栓紧固。检查盖位于齿轮对的齿轮外壳上半部以及后面外壳下半部。箱体由直接安装在轮轴上的锥形滚柱轴承支承，小齿轮轴位于齿轮箱中，由两个柱形滚珠轴承和四个点接触滚珠轴承支承。3.8.7齿轮传动装置（补充内容）第3章动车组转向架43小齿轮轴和驱动轴的轴承采用迷宫式密封结构，每个迷宫结构上有通向齿轮箱集油槽的回油孔。转向架构架上的支架连接反应杆，转矩反应杆的两端各有一个弹性连接，使用两个穿过两个凸耳的高强度螺栓将反应杆与齿轮箱相连。齿轮箱的延伸部分防止当反应杆连接发生故障时齿轮箱出现转动。齿轮箱采用油浴润滑方式，箱体内的一些集油槽将油加到小齿轮轴和主轴轴承上。通过齿轮箱体下半部分的侧面视镜，可以检查油位。一个磁性排油塞位于齿轮外壳的中央，另一个磁性塞位置便于为齿轮箱加油。3.8.7齿轮传动装置（补充内容）第3章动车组转向架CRH5齿轮箱结构A-AAA12345671781415169101113121.齿轮箱；2.带有圆锥小齿轮的轴；3.输入法兰；4.小齿轮盖组件；5、8、14.圆柱滚子轴承；6.小齿轮上的轴承衬套；7.球轴承；9.上盖组件；10.后盖组件；11.油位传感器；12.圆锥滚子轴承；13.锥形轴承锁定环；15.圆柱轴承锁定环；16.车轴；17.锥齿轮输出件齿轮箱三维结构平衡吊杆（与构架横梁相连）输入法兰3.8.7齿轮传动装置（补充内容）第3章动车组转向架CRH5动车组转向架齿轮的传动比为2.5。小齿轮输入轴的轴承配置为两套单列圆柱滚子轴承和一套四点接触球轴承。四点接触球轴承作为推力轴承，只承受轴向力不承受径向力。减速箱轮对上的轴承配置为一套单列圆柱滚子轴承和一对圆锥滚子轴承。圆锥滚子轴承面对面配置，除承担径向载荷外，并作为轴向推力轴承之用，安装中，应当特别注意轴向间隙（0.22～0.33）的调整，以保证轴承的良好运行。润滑方式为油飞溅润滑。减速齿轮箱还配有油位观察传感器以检查油位，信号传输到TCMS(列车控制和监控系统)。在齿轮箱下部与构架间设有一个两端带有弹性橡胶关节的支反力杆，用以克服牵引力矩。同心度测量点3.8.8联轴器（补充内容）第3章动车组转向架1.联轴器结构介绍联轴器，又称联轴节，其结构形式多种多样，转向架常用联轴器有齿式结构、挠性板结构、十字轴式万向联轴器（又称万向轴）。作用连接牵引电机和齿轮箱，传递动力及位移补偿。CRH5采用万向轴外，其它CRH系列动车组联轴器采用鼓形齿挠性弹簧板TD挠性板式联轴节结构万向轴连接器WN联轴节详细结构剖面3.8.8联轴器（补充内容）第3章动车组转向架2.挠性浮动齿式联轴节-以CRH2为例说明

牵引电机与齿轮箱间的扭矩传动由安装在两者之间的联轴节完成，转向架采用QD2572A2型联轴节。（1）结构挠性浮动齿式联轴节（WN联轴节）主要包括半联轴节（外齿轴套）、外筒（内齿套筒）和中间隔板等组成。半联轴节的外齿和外筒的内齿始终相互啮合，传递驱动扭矩。联轴节的两个带外齿的齿轮套通过键分别套装在锥形的电机轴和齿轮箱小齿轮轴上，并与外筒的内齿啮合，为了能够动态地传递扭矩，允许外筒与半联轴节产生相对位移（轴向和轴线倾斜），因此外筒的齿轮齿顶为圆形断面，以使内外齿啮合良好。3.8.8联轴器（补充内容）第3章动车组转向架挠性浮动齿式联轴节（WN联轴节）结构3.8.8联轴器（补充内容）第3章动车组转向架WN联轴节详细结构剖面3.8.8联轴器（补充内容）第3章动车组转向架3.工作原理牵引电机通过齿式联轴器的内外齿相互啮合将牵引动力传给齿轮箱，并通过齿轮箱传递到车轴以驱动轮对，同时它可通过滑移运动对所联两轴线间相对的轴向、径向、角向位移实现补偿。同轴状态CoaxialStatus相对偏转RelativeDeflection径向位移RadialDisplacement3.8.8联轴器（补充内容）第3章动车组转向架当牵引电机输出轴和（小）齿轮输入轴间产生相对跳动时