电机与轮对的传动方式.doc

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） oDC—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—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—直流电传动AC—DC—AC 的交—直—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轮对驱动系统是转向架的重要组成部件，其 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 代就已运用在法国的大功率电力机车上了 随着现代科 学技术的进步与发展，该悬挂结构也在不断 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SSi、SS3、SS4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， SS4B、SS6、SS6B、SS7 及引进的6G、6K、8K、DJI、HX 1、DHX2、HX3DD型货运电力机车转向架采用单边传动驱动 系统，HX1B、DHXD3B 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 机抱轴箱采用轴瓦轴承，通过轴瓦支撑在车轴上该结构 从SS1型机车开始直到现在生产的SS3、SS4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 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 构齿轮箱的密封效果一般，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SS6、SS6B、SS4B、SS7及引进的 6G、6K、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 动电力机车的大、小驱动齿轮都采用直齿传 动，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SS6 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、小齿轮的啮合状况， 使得齿面受力 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，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 则须加垫调 整机车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高，而质量与外形尺寸 的减少为驱 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， 交流牵引电机的传动端轴承普遍采用齿轮 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D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EN 1706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、 D小齿轮也 采用小螺旋角的斜齿轮，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HXD2、HXD2B 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EN 1563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HXe、HXd3b 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D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动轴承都采用齿轮润 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 碳热处理后硬度高、耐磨性好大齿轮由齿 圈与齿轮心组成，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 充润滑油脂。

HX3B 型机车也采用一级减速齿轮。