本發明涉及一種高速軌道車輛及其轉向架、輪對驅動裝置，屬于軌道車輛領域。

背景技術：

國內外高速機車轉向架電機懸掛均采用半體懸或體懸形式，二系懸掛采用剛彈簧使車輛具有較好的動力學性能。但采用半體懸或體懸形式時，車體與轉向架不易分離，車輛維護不方便。采用彈性架懸方案時車體與轉向架維護方便，若繼續采用二系鋼簧則機車動力學性能不能達到相關要求，采用空氣彈簧+抗側滾裝置+抗蛇形減震器+垂向減震器+高度控制閥的二系方案能極大優化轉向架的動力學性能，使機車高速運行時具有較好的動力學性能并能通過100m小半徑曲線。

目前國內外機車軸重較重且簧下質量較大，不利于發揮電機的牽引性能。因此轉向架需要進行輕量化設計，并通過強度計算優化轉向架各部件結構。

因此，亟待研發一種適用于國內外線路的高速機車輕量化B0轉向架，驅動裝置需結構緊湊，需極大的降低簧下質量，降低對線路軌道的沖擊。

技術實現要素：

本發明旨在提供一種高速軌道車輛及其轉向架、輪對驅動裝置，該轉向架能適用于國內外線路的要求，能單機通過100m小半徑曲線并具有良好的動力學性能。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種軌道車輛的輪對驅動裝置，包括空心車軸，裝在空心車軸一端的主動車輪和裝在空心車軸另一端的從動車輪，以及與空心車軸連接的的驅動制動單元；其結構特點是，所述驅動制動單元通過連接元件與主動車輪相連而將牽引力和制動力傳遞至主動車輪；所述主動車輪經空心車軸將牽引力和制動力傳遞至從動車輪。

根據本發明的實施例，還可以對本發明作進一步的優化，以下為優化后形成的技術方案：

根據本發明的實施例，所述驅動制動單元包括驅動單元，通過聯軸節與驅動單元聯接的主動齒輪，通過介輪與主動齒輪嚙合傳動的從動齒輪，用于安裝從動齒輪的外空心軸，套裝在外空心軸內的內空心軸，以及裝在外空心軸上的基礎制動單元；所述外空心軸與托架連接，所述內空心軸的一端裝有傳動端傳動盤，該述內空心軸的另一端裝有用于與主動車輪相聯的非傳動端傳動盤；所述傳動端傳動盤與外空心軸的傳動端通過連桿相連；優選所述驅動單元為牽引電機，更優選所述牽引電機為交流傳動電機或永磁同步電機；優選所述基礎制動單元為包括固定裝在外空心軸上的制動盤以及用于夾持制動所述制動盤的制動夾鉗，且所述制動夾鉗安裝在制動橫梁上，更優選所述制動橫梁通過兩根吊桿吊掛在構架端梁上；優選所述傳動端傳動盤和非傳動端傳動盤均為鍛鋁合金制成；優選安裝主動齒輪和從動齒輪齒輪箱及安裝托架的托架箱體均采用全鋁合金鑄造而成。

所述主動齒輪、介輪與從動齒輪呈三角形布置。相比傳統的直線布置，能使驅動裝置結構更加緊湊并降低其質量。

所述主動齒輪的端面具有與聯軸節嚙合配合的端面齒，且在主動齒輪與聯軸節通過緊固件固定相連。

基于同一個發明構思，本發明還提供了一種高速軌道車輛的轉向架，其包括構架，裝在構架上的牽引裝置、一系懸掛裝置、二系懸掛裝置和至少兩套輪對驅動裝置，其結構特點是，所述輪對驅動裝置為上述的軌道車輛的輪對驅動裝置。

所述構架與輪對驅動裝置的驅動制動單元之間設有限制構架與驅動制動單元偏移量的耦合減震器。

優選地，所述二系懸掛裝置包括二系橫向減震器、二系垂向減震器、抗蛇形減震器、裝在構架側梁上用于連接轉向架與車體的空氣彈簧、抗側滾裝置、高度控制閥和二系橫向止擋；所述二系垂向減震器斜對稱布置在轉向架的內側；所述抗蛇形減震器對稱布置在轉向架的外側，且抗蛇形減震器與轉向架的縱向方向平行；所述高度控制閥安裝在車體與轉向架之間，通過高度控制閥感應車體高度進而調整空氣彈簧的充放氣。由此，二系懸掛裝置采用空氣彈簧+抗側滾裝置+抗蛇形減震器+垂向減震器+高度控制閥閥且電機彈性架懸，空氣彈簧比鋼彈簧具有小的垂向、縱向及橫向剛度，機車具有良好的動力學性能并通過100m小半徑曲線。

所述一系懸掛裝置包括四個對稱布置在轉向架的外側的一系垂向減震器。

所述構架上裝有電機懸掛座和兩根電機擺桿，該電機懸掛座和兩根電機擺桿三點懸掛在構架的橫梁和端梁上。

基于同一個發明構思，本發明還提供了一種高速軌道車輛，其包括車體和B0轉向架；其特征在于，所述B0轉向架為所述的高速軌道車輛的轉向架。

藉由上述結構，驅動制動單元采用彈性架懸安裝形式，采用兩級空心軸彈性六連桿一體式全鋁合金齒輪箱并集成空心軸制動裝置，集成齒輪箱、托架、內外空心軸、傳動盤、制動懸掛橫梁、基礎制動裝置、電機。

齒輪傳動采用一級帶介輪傳動形式，主動齒輪、介輪和從動齒輪呈三角形布置，內空心軸傳動盤采用鍛鋁材料。

二個制動盤安裝在內空心軸上，一個制動單元安裝在制動橫梁上通過杠桿對二個制動盤同時制動。

二系懸掛裝置采用空氣彈簧+抗側滾裝置+垂向減震器+抗蛇形減震器+高度控制閥的結構，采用大承載的空氣彈簧橫向布置在轉向架側粱上，連接車體和轉向架；抗側滾裝置扭力桿布置在轉向架底部，兩端分別連接兩根拉壓桿的下端關節，拉壓桿上端關節連接車體；垂向減震器聯接構架和車體，斜對稱布置在轉向架內側。抗蛇形減震器對稱布置在轉向架外側，且設置在轉向架的同側，與轉向架縱向中心線平行連接車體與構架。車體采用二點調平方式，高度控制閥安裝在車體與轉向架之間，通過高度控制閥感應車體高度進而調整空氣彈簧的充放氣。

本發明所述的高速軌道車輛是指最高行車速度每小時不低于200公里的軌道車車輛。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1、轉向架結構采用輕量化設計，滿足軸重輕速度高的運用要求。

2、驅動制動單元采用彈性架懸安裝形式，采用兩級空心軸彈性六連桿一體式全鋁合金齒輪箱并集成空心軸制動裝置，全鋁合金齒輪箱和鍛鋁傳動盤極大降低驅動裝置質量，降低轉向架簧下質量，齒輪傳動裝置呈三角形布置，使驅動裝置結構緊湊降低驅動裝置質量。

3、牽引電機采用交流傳動電機或永磁同步電機，使得轉向架簧下質量小，減輕車輪對鋼軌的沖擊，延長車輪和鋼軌的使用壽命，提高機車運行安全性。

4、一系懸掛裝置采用軸箱頂置式螺旋鋼彈簧，軸箱拉桿將軸箱體與構架聯接，一系垂向減震器連接軸箱體和構架，用于緩解轉向架受到的沖擊。

5、二系懸掛裝置采用空氣彈簧+抗側滾裝置+垂向減震器+抗蛇形減震器+高度控制閥的結構，保證機車在高速運行時仍具有良好的動力學性能并能單機順利通過100m小半徑曲線。

附圖說明

圖1是本發明一個實施例的結構原理圖；

圖2是圖1的主視圖；

圖3是圖1的俯視圖；

圖4是本發明轉向架輪對驅動裝置的結構示意圖；

圖5是本發明轉向架驅動制動單元的結構示意圖；

圖6是本發明轉向架齒輪布置的結構示意圖；

圖7是本發明轉向架二系懸掛裝置的結構示意圖；

圖8是本發明轉向架抗側滾裝置的原理圖。

在圖中

1、軸箱組裝；2、構架；3、抗側滾裝置；4、軸箱拉桿；5、制動懸掛橫梁；6、電機擺桿；7、牽引裝置；8、撒砂裝置；9、一系垂向減震器；10、空氣彈簧；11、抗蛇形減震器；12、二系橫向減震器；13、耦合減震器；14、基礎制動緩解手柄；15、搖頭止擋；16、踏面清掃裝置；17、二系垂向減震器；18、輪對驅動裝置；19、高度控制閥；20、橫向止擋；21、電機懸掛座；22、牽引電機；23、整體起吊裝置；24、從動車輪；25、空心車軸；26、主動車輪；27、主動齒輪；28、小齒輪箱；29、介輪；30、聯軸節；31、大齒輪上箱體；32、制動盤；33、傳動端傳動盤；34、外空心軸；35、內空心軸；36、大齒輪下箱體；37、制動夾鉗；38、托架；39、非傳動端傳動盤；40、從動齒輪。

具體實施方式

以下將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。為敘述方便，下文中如出現“上”、“下”、“左”、“右”字樣，僅表示與附圖本身的上、下、左、右方向一致，并不對結構起限定作用。

一種軌道車輛的輪對驅動裝置，如圖4-6所示，包括空心車軸25，裝在空心車軸25一端的主動車輪26和裝在空心車軸25另一端的從動車輪24，以及裝在空心車軸25上的驅動制動單元；所述驅動制動單元通過連接元件與主動車輪26相連而將牽引力和制動力傳遞至主動車輪26；所述主動車輪26經空心車軸25將牽引力和制動力傳遞至從動車輪24。所述驅動制動單元包括驅動單元，通過聯軸節30與驅動單元聯接的主動齒輪27，通過介輪29與主動齒輪27嚙合傳動的從動齒輪40，用于安裝從動齒輪40的外空心軸34，套裝在外空心軸34內的內空心軸35，以及裝在外空心軸34上的制動單元。所述外空心軸34上裝有托架38，所述內空心軸35的一端裝有傳動端傳動盤33，該述內空心軸35的另一端裝有用于與主動車輪26相聯的非傳動端傳動盤39；所述傳動端傳動盤33與外空心軸34的傳動端固定相連。

所述驅動單元為牽引電機22，最好是交流異步電機或永磁同步電機。

所述制動單元為包括固定裝在外空心軸34上的制動盤32以及用于夾持制動所述制動盤32的制動夾鉗37。

優選所述制動橫梁通過兩根吊桿吊掛在構架端梁上。

所述傳動端傳動盤33和非傳動端傳動盤39均為鍛鋁合金制成。

所述齒輪箱及托架箱體采用全鋁合金鑄造而成。

一種高速機車B0轉向架，如圖1～3所示，每個轉向架由1個構架2、2套上述的輪對驅動裝置18、4套軸箱組裝1、1套牽引裝置7、8個一系圓鋼彈簧40、2個電機擺桿6、2個電機懸掛座21、4個一系垂向減震器9、1套抗側滾裝置3、2套撒砂裝置8、4套踏面清掃裝置16、2個抗蛇形減震器11、2個二系橫向減震器12、4個二系垂向減震器17、2個空氣彈簧10、1個高度控制閥19、2個二系橫向止擋20、4個搖頭止擋15、4套軸箱拉桿4、4套整體起吊裝置45等組成。

如圖4所示，本發明的輪對驅動裝置由主動車輪26、空心車軸25、從動車輪24和驅動制動單元、6個連接銷47組成。連接銷47連接主動車輪26與驅動制動單元，將牽引力和制動力傳遞至主動車輪26，然后經空心車軸25傳遞至從動車輪24車輪、車軸進行輕量化設計，通過有限元計算校核滿足強度要求，達到在保證強度的前提下減輕簧下質量的目的。

如圖5所示，本發明的驅動制動單元采用彈性架懸式懸掛形式，通過1個電機懸掛座21和2個電機擺桿6三點懸掛在構架橫梁和端梁上。驅動制動單元采用兩級空心軸彈性六連桿一體式全鋁合金齒輪箱并集成空心軸制動結構。齒輪傳動裝置采用斜齒一級帶介輪傳動，主動齒輪27通過聯軸節30與牽引電機22聯接。主動齒輪采用端面齒+大螺栓的連接方式與聯軸節聯接。小齒輪箱體和大齒輪箱體均采用全鋁合金結構輕量化設計。兩級彈性空心軸由內空心軸35、外空心軸34、傳動端傳動盤33、非傳動端傳動盤39及六連桿機構組成，將牽引和制動力傳遞至車輪，兩級彈性空心軸機構的設計能滿足機車運行特別是過100m小曲線時構架與輪對間的相對位移要求，在構架與驅動制動單元見設計耦合減震器13限制構架與驅動制動單元間的偏移量。2個制動夾鉗37通過螺栓吊掛安裝在制動懸掛橫梁5上，2個制動盤32固定安裝在外空心軸上。車輪緊急制動后可通過緩解手柄14進行制動緩解。通過計算和試驗驗證的空心軸軸盤制動保證了本方案轉向架的制動性能可靠性。傳動端傳動盤33和非傳動端傳動盤39采用鍛鋁合金制成，相比合金鋼材料能在保證傳動要求的前提下較大的降低傳動盤質量并最終降低轉向架簧下質量。

如圖6所示，本發明的齒輪傳動裝置采用帶介輪的一級傳動形式。本發明的主動齒輪27、介輪29和從動齒輪40呈三角形布置，相比傳統的直線布置，能使驅動裝置結構更加緊湊并降低其質量。

如圖7和8所示，本發明的二系懸掛裝置由二系橫向減震器12、二系垂向減震器17、抗蛇形減震器11、空氣彈簧10、抗側滾裝置3、高度控制閥19、二系橫向止擋20組成，二系垂向減震器斜對稱布置在轉向架內側；抗蛇形減震器對稱布置在轉向架外側，與轉向架縱向方向平行。二系懸掛裝置緩解機車的制動和沖擊，使車輛具有優良的動力學性能，提高車輛運行平穩性和舒適性并能順利通過最小100m半徑曲線。

一種高速機車，包括車體和上述的B0轉向架。

上述實施例闡明的內容應當理解為這些實施例僅用于更清楚地說明本發明，而不用于限制本發明的范圍，在閱讀了本發明之后，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落入本申請所附權利要求所限定的范圍。