《戚机科技》 VoI.58 No. 3 QS SCIENCE AND TECHNOLOGY 201 933T大轴重内燃机车轮轴驱动装置设计

《戚机科技》 VoI.58 No. 3 QS SCIENCE AND TECHNOLOGY 201 933T大轴重内燃机车轮轴驱动装置设计

樊平 仇春如 蔡峰

中车戚墅堰机车有限公司 产品设计部 213011

摘 要：本文介绍了33T大轴重内燃机车轮轴驱动系统设计技术原理、结构特点及性能。

关键词：33T大轴重； 内燃机车； 轮轴驱动系统； 结构设计； 强度计算； 结构特点

0 概述

大轴重机车运输有着载重高、运输效率高等优点，在国内、外内燃机车的市场有着广泛的前景。

大轴重内燃机车转向架对于我公司乃至国内均属于全新领域，而大轴重机车转向架轮驱系统则是机车转向架中的关键技术。大轴重机车转向架轮驱系统主要由轮对、牵引电机、电机吊杆装配、齿轮箱、牵引齿轮副、整体式挠性联轴器、轴承以及密封件等组成，如图1。

1 主要技术参数

轨距：1435mm

作 者简历

樊平（1989-），男，工程师，2011年毕业于合肥工业大学机械设计制造及其自动化专业，工学学士，现主要从事转向架设计工作。

轴式：C₀-C₀

轴重：33t

自重：27.5t

轴距：1900mm

轮径(新/全磨耗)：1143mm/1068mm

最大速度：100km/h

机车最大起动牵引力：900kN

机车持续牵引力：740KN

图1 大轴重内燃机车轮轴驱动系统示意图

2 驱动装置结构设计及原理

大轴重内燃机车轮轴驱动装置采用了整体式挠性联轴器，传动端轴承在小齿轮轴两侧对称布置，大大改善了传动端轴承及齿轮的应用工况，延长了传动端轴承及齿轮使用寿命；采用了承载式齿轮箱，小齿轮轴和电机传动端轴承均由箱体支撑，给齿轮和轴承提供了良好的润滑环境，如图2。

图2 驱动装置示意图

2.1 驱动装置输入轴系

输入轴系采用整体式挠性联轴器，在小齿轮轴两侧对称布置两套圆柱滚子轴承。联轴器与小齿轮轴通过端面齿传递扭矩，两者通过大螺栓锁紧。小齿轮轴轴端布置四点球轴承，用于承受牵引斜齿轮传动时产生的持续轴向力以及电机轴产生的瞬间冲击,如图3。

图3 驱动装置输入轴系示意图

2.2 驱动装置输出轴系

输出轴系采用渐开线斜齿轮传递扭矩。车轴非传动端布置圆柱滚子轴承，非传动端布置带挡圈圆柱滚子轴承，如图4。

图4 驱动装置输出轴系示意图

2.3 驱动装置油路设计

驱动装置油路设计是驱动系统非常重要的一部分，密封与润滑的设计影响整个驱动系统的使用性能。

驱动系统牵引齿轮润滑方式为飞溅润滑。输入轴系齿轮转动飞溅的润滑油进入小齿轮上方接油盒，通过左右接头盒进入轴承润滑油路，逐级润滑轴承联轴器密封圈设置回油油路，进入联轴器密封圈密封槽内润滑油通过回油油路回到齿轮箱内。小齿轮上方设置预加油口，各轴承均设置油坝，齿轮低速运转时，油坝内储油为轴承提供润滑。小齿轮电机侧设计迷宫密封环形成动密封，确保齿轮油不会外泄到电机内。如图5。

输出轴系齿轮转动飞溅的润滑油进入轴承套进油槽流入轴承润滑油路，逐级润滑轴承。轴承套进油槽上方设置预加油口。密封圈各密封槽均设置回油油路。齿轮箱两处大领圈与车轴间设计一系列动密封结构，确保齿轮油不会外泄。

图5 驱动装置输入轴油路示意图

2.4 主要零部件设计及强度计算

大轴重内燃机车轮轴驱动装置关键零部件均进行强度校核计算，对各关键件安全性进行校核。

2.4.1牵引齿轮

牵引齿轮传递扭矩较大，采用斜齿齿轮传动。齿轮材料采用高强度齿轮合金钢，具有较强的抗冲击振动能力。牵引齿轮的强度计算依据ISO6336:2006 Method B，根据牵引参数按启动、持续、常速1、常速2和高速五种工况分别计算，保证牵引齿轮各工况下的安全性。

2.4.2联轴器

采用整体式带柔性联轴器，用于联接小齿轮轴与电机轴，传递扭矩。联轴器一端通过圆锥过盈与电机轴联接，另一端通过端面齿与小齿轮端面齿啮合传递牵引电机扭矩。该结构牵引电机传动端减去轴承支撑，改善了小齿轮传动轴系的轴承使用情况。

分别对联轴器的启动工况、短路工况、瞬间冲击工况等进行强度评价计算，保证联轴器的使用强度。

2.4.3其他关键件

对轮轴驱动装置中的其他关键件，如车轮、车轴、大螺栓（联接小齿轮轴与电机轴）、齿轮箱、端面齿等都进行了相应的强度计算校核，保证各关键件在机车运行各工况下的安全性。

3 轮轴驱动系统主要结构特点

大轴重内燃机车轮轴驱动系统是国内一种新型的内燃机车滚抱驱动技术。采用整体式柔性联轴器技术，在机车重载工况下既保证了足够刚度传递扭矩，又通过本身的微小变形改善了牵引齿轮的冲击振动等现象。整套装置润滑系统设计采用动、静密封结合、各级油路、油坝及预加油孔等设计既保证了机车低速运行时有足够量油保持润滑齿轮及传动轴承，也保证了机车高速运行时润滑系统回油顺畅，齿轮油不外泄。

大轴重内燃机车轮轴驱动系统可用于33T轴重载货运机车，各关键件均通过强度计算校核保证安全性，具有优异的重载性能。

4 结语

大轴重内燃机车轮轴驱动系统进一步提高了内燃机车重载能力，对于今后内燃重载技术发展起到了积极的作用。大轴重内燃机车轮轴驱动系统现已完成样品试制，并通过了轮轴驱动系统可靠性试验。

参考文献：

[1] 鲍维千.机车总体及转向架[M].北京：中国铁道出版社，2010.

[2] 黄勇明.重载牵引机车转向架技术特点[J].电力机车与城轨车辆，2006.

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