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机车联轴器及齿轮传动技术探讨

作者:河北京诚…    文章来源:河北京诚联轴器厂    点击数:    更新时间:2009-09-10

国内机车联轴器转向架都是靠内燃机车头提供动力,车厢都为拖车。所以国内设计人员在设计转向架时就没有涉及联轴器的问题。但随着我国城市建设的快速发展,许多城市提出要进行机车建设以改善日益严重的城市交通问题。而一直靠进口外国机车车辆,成本非常昂贵。提高城市轨道的国产化将是我们的必由之路。

首先,让我们来了解一下联轴器和齿轮箱在机车车辆转向架上的布置。目前上海机车车辆为6节编组,头尾两节拖车不提供动力,提供列车动力的是中间的4节动车。这4节动车的转向架布置如图1(图为上海二号线动车半个转向架俯视图)。传动原理为电动机(1)得电,电机转动,带动联轴器转动,联轴器再带动齿轮箱(2)中的齿轮转动,齿轮带动轮对转动,从而完成动力传动。

其次,让我们了解一下何谓联轴器。联轴器的英文是coupling,意思是联结、接合、耦合。所以顾名思义,联轴器就是牵引电机和齿轮箱之间的连接机构。也许有人要问不要联轴器,直接连接牵引电动机和齿轮箱可不可以?答案是绝对不可以。因为当AW3状态(即车辆满载乘客状态)时,车体状态相对于空车状态下沉,齿轮箱中心、联轴器中心和牵引电机中心不在同一直线上。而在车辆运行时,连轴节、牵引电机和齿轮箱齿轮都要高速运转。可以想像,如果没有联轴器的连接,电机和齿轮箱在不同平面直接铰合转动,其后果是非常可怕的。

下面我们来看看上海机车车辆关于联轴器和齿轮箱的实际情况。

1 一号线联轴器和齿轮箱介绍

一号线联轴器是个橡胶元件(如图2所示)。它由3大部分组成,分别是两个橡胶元件(1)(2)和一个连接牵引电动机的法兰盘。其内部是空心的,两个橡胶元件分别由两个佣硷螺丝固定。定在牵引电机上,另一个固定在齿轮箱上。联轴器两端是通过花键连接在电机和齿轮箱上的。

1.1一号线联轴器和齿轮箱设计初衷

一号线齿轮箱安装结构如图3所示。

由于一号线牵引电机采用的是DC电机(直流电机),重量为1045kg,体积比较大,从而导致电机和轴箱之间间距很小,所以采用了适合狭小空间的橡胶联轴器。目前,在世界各国都很少采用这款联轴器,可以说几乎不用。

1.2 一号线联轴器和轴箱优点

适合齿轮箱和牵引电动机间距小的情况。不存在漏油现象,因为内部无需加油。

1.3 1号线联轴器和齿轮箱缺点

月检需要查看联轴器两磨合面的高度—一2.3mm(为了避免AW0(空车状态)和AW3工况下产生过大的高度差,所以在AW0卫兄下调节一定的高度差)易损坏,牢度差。要用特殊工具测量,在调节尺寸时还要用撬棒作业。检测环境很差。需要两根拉杆固定,不但费材,而且给维修拆装带来很多麻烦。

2 二号线联轴器和齿轮箱介绍

二号线联轴器为刚性结构(如图4),在联轴器两部分连接处分别由两片圆形金属盖板盖住,盖板周围由密封橡胶圈密封,防止漏油。它与齿轮箱和电机连接方式采用过盈连接,这与上海机车一号线联轴器的花键连接有所不同。

二号线齿轮箱结构如图5所示。它的结构相对一号线齿轮箱要简单,所以价格便宜一些。

2.1 二号线联轴器和齿轮箱设计初衷

由于二号线牵引电动机采用的是AC电机(交流),重量比一号线牵引电动机轻—半,体积要比号线的牵引电机小很多,所以给设计人员采用了刚性齿轮铰合的联轴器。

2.2 二号线联轴器和齿轮箱优点

牢度大,不易磨损,安全系数高。

2.3 二号线联轴器和齿轮箱缺点

“呼吸情况”造成油雾问题。(因为当轮对转动时,产生大量热量,所以齿轮箱内的油被齿轮搅成油雾并膨胀从小孔排出。而等列车晚上进库后,齿轮箱冷却,齿轮箱内空气收缩,吸进外界冷空气和灰尘,造成小孔周围布满油雾和灰尘的混合物)由于联轴器内采用油润滑,有时会造成漏油。而一旦齿轮箱油量不足,齿轮箱内齿轮在无油状态下转动,将很可能导致齿轮箱报废,甚至脱轨。

维修不方便。 虽然这种齿轮箱设计成本相对一号线便宜。但是拆卸齿轮箱非常困难。若要把整个齿轮箱和联轴器拆卸下来的活,需要用拉模和液压泵。通常来说,拆一个齿轮箱和联轴器需要3个小时。所以二号线这种齿轮箱的设计存在着一定的问题。作为一个维修人员,我希望国内的设计人员在设计时要把工人工作成本,也考虑在设计范围内,而且要引起一定的重视。按照德国西门子公司的计算方法,每个工人每小时的整改工作公司需要支付35元人民币。让我们来假设二号线联轴器需要整改某个项目:目前二号线拥有24辆列车,每列车16个联轴器,总共是16x24=384个。每个联轴器装卸需要6h,再加上整改1h,一个联轴器的整改项目需要花掉公司384x7x 35=94080元人民币。这些还不包括中间所需工具零件和一些资源消耗。倘若联轴器的装卸只需2刊、时,那么就可以节约将近2/3的钱。从上可以看出,产品装卸是否方便对于使用厂家可以产生直接的经济效益。

3 上海机车一、二号线对比

鉴于上海机车一、二号线的优、缺点比较,我们可以在设计同类产品时注意以下几个方面:

采用刚性联轴器,避免用橡胶元件,这样更加安全可靠。

齿轮箱结构采用一号线齿轮箱结构,方便安装。在齿轮箱危险液面位置可以在箱体表面装一个小镜面,这样方便工人检查时观察液面,及时加油。

4 结束语

以上就是上海机车车辆联轴器和齿轮箱情况,希望能给广大从事车辆技术的工作者们扩展一下思路,提供一些帮助,争取早日实现机车联轴器部件的国产化,填补目前国内这—领域的空白。

 
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