牵引传动系统及轨道车辆的制作方法

1.本技术属于轨道车辆装备技术领域，具体涉及轨道车辆的牵引传动系统。


背景技术：

2.铁路运输是现代交通运输中一种重要的方式。其具有更为广泛全面的运输网络、更高的运输速度，及更高的安全可靠性。作为其中的分支，高速动车组在运输速度上的优势愈发明显。而随着国内外高速动车组技术不断发展创新，在运行速度不断提升的同时，也对运行品质、能耗水平提出越来越高的要求，所以当前高速动车组的研究方之一围绕绿色化、轻量化进行，车辆减重成为其中一项热门技术方向。
3.转向架作为列车行进的执行系统，车辆的运行品质、动力性能、行车安全都与转向架密不可分。目前转向架包括轴箱体外置式与轴箱体内置式两种类型。对于轴箱体外置式转向架而言，其车轮对和构架质量大，车轮磨耗和噪声的污染加重，相应的轮轨间的冲击振动大；且其过弯时需要更大的转弯半径，因此曲线通过能力较差。相应地，由于其本身的结构特点，牵引传动系统的整体空间只受到两车轮距离的限制，故可以提供给牵引传动系统1100至1200mm的轴向空间，该空间足以布置包括牵引电机、鼓形齿式联轴器及传动齿轮箱等在内的传统高速列车牵引传动系统。
4.对于轴箱体内置式转向架而言，要求牵引传动系统、轴箱体与转向架均位于车轮对的内侧。第一，此种布置有助于减轻转向架整体质量，相应地，车轮磨耗和噪声污染也会降低，轮轨间冲击振动减小；再者，由于构架的轴向距离减小，因此其转弯半径减小，线路适应能力较好；同时，车轮对位于转向架最外侧，便于检修和更换制动装置。
5.然而，虽然轴箱体内置式转向架结构紧凑，但由于轨距不变，车轮对间距不变，相比轴箱外置式转向架而言，内置轴箱体占据了车轮对内侧空间，进而导致此类转向架的牵引传动系统的轴向可布置空间减小，例如仅具有800至900mm的轴向空间，该轴向空间的减小对位于转向架底部的零部件的结构尺寸要求更高，尤其对于高速列车而言，其运行速度高要求电机的转速和扭矩较大，进而导致牵引电机的结构尺寸较大。在构架轴向空间压缩的同时，还进一步压缩了牵引传动系统的联轴器和传动齿轮箱的布置空间。当前的牵引传动系统布置方式难以适配于高速轴箱体内置式转向架的轴向可用空间。


技术实现要素：

6.为有效解决或者至少缓解现有的用于轨道车辆的牵引传动系统中存在的部分问题或不足，本技术提供一种改进的牵引传动系统及应用其的轨道车辆。
7.根据本技术的一方面，提供一种牵引传动系统，其用于轨道车辆，其中，所述牵引传动系统包括：传动齿轮箱，其包括相互啮合的主动齿轮轴组件与从动齿轮轴组件；联轴器组件，其沿所述主动齿轮轴组件的轴线方向穿过所述主动齿轮轴组件设置在所述传动齿轮箱的两侧，并将转矩传递至所述主动齿轮轴组件。
8.根据本技术又一个实施例或以上任一个实施例的牵引传动系统，所述联轴器组件
包括：设置在所述传动齿轮箱的第一侧的第一联轴器；设置在所述传动齿轮箱的第二侧的第二联轴器；以及穿过所述主动齿轮轴组件设置的联轴杆；其中，所述联轴杆的第一端部固定连接至所述第一联轴器，且所述联轴杆的第二端部固定连接至所述第二联轴器。
9.根据本技术又一个实施例或以上任一个实施例的牵引传动系统，所述第一联轴器被配置成挠片式联轴器，其包括：用于连接至动力源的第一挠片；用于连接至所述联轴杆的第三挠片；以及设置在所述第一挠片与所述第三挠片之间的具有弹性的第二挠片；其中，所述第一挠片、所述第二挠片与所述第三挠片沿轴向设置在动力源与所述传动齿轮箱之间；且其中，所述第二挠片具有分别用于连接所述第一挠片与所述第三挠片的两组连接位置，以提供所述第一挠片与所述第三挠片之间的周向变位补偿。
10.根据本技术又一个实施例或以上任一个实施例的牵引传动系统，所述第一挠片通过轴向端面齿部连接与轴向螺接连接至动力源；且/或所述第三挠片通过轴向端面齿部连接至所述联轴杆。
11.根据本技术又一个实施例或以上任一个实施例的牵引传动系统，所述第二联轴器被配置成鼓形齿式联轴器，其包括：设置有外齿的轮毂与设置有内齿的套筒，所述轮毂与所述套筒沿周向相互啮合，且沿轴向能够发生相对位移；其中，所述轮毂连接至所述联轴杆，且所述套筒连接至所述主动齿轮轴组件，并将转矩传递至所述主动齿轮轴组件。
12.根据本技术又一个实施例或以上任一个实施例的牵引传动系统，所述联轴杆通过轴向端面齿部连接与轴向螺接连接至所述轮毂；且/或所述主动齿轮轴组件通过轴向端面齿部连接与轴向螺接连接至所述套筒。
13.根据本技术又一个实施例或以上任一个实施例的牵引传动系统，所述鼓形齿式联轴器还包括端盖，其在背离所述传动齿轮箱的一侧沿轴向密封连接至所述套筒。
14.根据本技术又一个实施例或以上任一个实施例的牵引传动系统，所述主动齿轮轴组件包括具有轴向通孔的主动齿轮轴；所述联轴杆沿所述轴向通孔穿过所述主动齿轮轴设置；其中，所述轴向通孔在靠近所述传动齿轮箱的第一侧处的直径大于靠近所述第二侧处的直径，和/或所述联轴杆在靠近所述传动齿轮箱的第一侧处的直径小于靠近所述第二侧处的直径。
15.根据本技术的另一方面，还提供一种轨道车辆，其包括：电机、转向架、车轮对、轴箱体以及如前所述的牵引传动系统；其中，所述转矩依次经由所述电机、所述牵引传动系统的联轴器组件与传动齿轮箱传递至所述车轮对；且其中，所述牵引传动系统、所述电机及所述轴箱体布置在所述转向架内侧。
16.根据本技术又一个实施例或以上任一个实施例的轨道车辆，所述联轴器组件的第一联轴器设置在所述电机与所述传动齿轮箱之间，且所述联轴器组件的第二联轴器设置在所述传动齿轮箱与所述转向架之间。
17.根据本技术的牵引传动系统及轨道车辆，通过联轴器组件与传动齿轮箱的配合，使得二者实现了一部分轴向空间的共享，且将联轴器部件适配性地布置于传动齿轮箱的两侧，提高了对传动齿轮箱于转向架之间的少量轴向空间的充分利用，从而有效压缩零部件配置的轴向空间，以便节省出用于内置轴箱体与大尺寸牵引电机的轴向空间，传动平稳、运行可靠。
附图说明
18.从结合附图的以下详细说明中，将会使本技术的上述和其他目的及优点更加完整清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。
19.图1是根据本技术的一个实施例的牵引传动系统的立体示意图，其可用于轴箱体内置式高速转向架；图2是图1所示的牵引传动系统的俯视示意图；图3是图1所示的牵引传动系统的俯视剖面示意图；图4是图1所示的牵引传动系统的挠片式联轴器的立体示意图；图5是图1所示的牵引传动系统的鼓形齿式联轴器的立体示意图；图6是图1所示的牵引传动系统的传动齿轮箱的立体示意图；图7是图1所示的牵引传动系统的传动齿轮箱的俯视剖面示意图。
具体实施方式
20.下文将参照附图中的示例性实施例来详细地描述本技术。但应当知道的是，本技术可通过多种不同的形式来实现，而不应该被理解为限制于本文所阐述的实施例。在此提供这些实施例旨在使得本技术的公开内容更为完整与相近，并将本技术的构思完全传递给本领域技术人员。
21.此外，对于在本文所提及的实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，本技术仍然允许在这些技术特征（或其等同物）之间继续进行任意组合或者删减而不存在任何的技术障碍，由此获得可能未在本文中直接提及的本技术的更多其它实施例。
22.为便于描述本文所提及的实施例，在此引入了轴向、周向与径向作为参考坐标系。该方向描述用于旨在表达零部件自身的结构特点或者各个零部件之间的相对位置关系，而非限制性地约束其绝对位置关系。以主动齿轮轴组件作为示例，轴向意指主动齿轮轴组件的主动齿轮轴的长度延伸方向，周向意指主动齿轮轴上的主动齿轮的齿布置方向，且径向意指该主动齿轮的半径方向。
23.再者，文中述及的特征术语“端部”，表达的是存在一定长度或体积的空间，而非局限地指代某个点或该点所处的平面。例如，以联轴杆为例，其端部意指从其两端开始朝向其中间延伸一定距离的区间段。
24.本技术在此结合附图1
‑
7来示例性地描述牵引传动系统及其与轨道车辆相关联的布置，其中分别示出其拆分状态、组装状态、剖视状态及部分零部件。如下将展开说明。
25.参见图1至图5，其示出了一种用于轨道车辆的牵引传动系统。该牵引传动系统大体上包括牵引电机1、联轴器组件以及传动齿轮箱3三大部件。在该实施例中，主要对联轴器组件与传动齿轮箱3之间的构造与装配关系做出了改动。具体而言，该传动齿轮箱3包括设置在箱体3
‑
2内的主动齿轮轴组件与从动齿轮轴组件，其中，各个齿轮轴组件均包括齿轮轴、环绕齿轮轴设置的齿轮以及用于支承齿轮轴的轴承座3
‑
3与轴承3
‑
4，轴承3
‑
4用作从动齿轮轴与主动齿轮轴旋转的承载件，并用作静止的箱体3
‑
2与传动的齿轮之间的转化执行装置。其中，联轴器组件沿主动齿轮轴组件的轴线方向穿过主动齿轮轴组件设置在传动齿轮箱3的两侧，并将由牵引电机1输出的转矩传递至主动齿轮轴组件，以便传递至后续部件。
例如，其将转矩经由主动齿轮轴3
‑
7上设置主动齿轮3
‑
5传递至与其啮合的从动齿轮3
‑
6，进而经由连接至从动齿轮的从动齿轮轴传递给与之过盈配合的车轮对，并最终通过驱动车轮对来实现驱动轨道车辆。
26.此种布置下的牵引传动系统通过联轴器组件与传动齿轮箱的配合，使得二者实现了一部分轴向空间的共享，且将联轴器部件适配性地布置于传动齿轮箱的两侧，提高了对传动齿轮箱于转向架之间的少量轴向空间的充分利用，从而有效压缩零部件配置的轴向空间，以便节省出用于内置轴箱体与大尺寸牵引电机的轴向空间，传动平稳、运行可靠。
27.如下将进一步结合其他附图来描述牵引传动系统的主要零部件的具体构造及其与其他零部件之间的配合关系。
28.首先，可结合图3、图6至图7来对联轴器组件的构造做出了展开性描述。总体而言，该联轴器组件包括第一联轴器2、第二联轴器4以及连接二者的联轴杆2
‑
4。其中，第一联轴器2设置在传动齿轮箱3的第一侧，也即远离车轮对的一侧，以便于连接至牵引电机来传递转矩；第二联轴器4设置在传动齿轮箱3的第二侧，也即靠近车轮对的一侧，以便于进一步充分利用传动齿轮箱3与车轮对之间的少量轴向空间；联轴杆2
‑
4则穿过主动齿轮轴组件设置，其第一端部固定连接至第一联轴器2，且其第二端部固定连接至第二联轴器4，此种两个单侧联轴器的布置方案，分别与牵引电机的输出轴及传动齿轮箱的主动齿轮轴组件通过轴向端面齿部啮合配合轴向螺接连接，由此实现转矩从牵引电机依次经由第一联轴器2、联轴杆2
‑
4及第二联轴器4来传递至传动齿轮箱3。
29.具体而言，参见图6，述及的第一联轴器2可以被配置成挠片式联轴器2，此类联轴器具有轴向尺寸小且径向尺寸大的特点，一方面能够满足减少轴向空间的设计需求，另一方面可用于实现联轴器的变位目的。具体而言，该挠片式联轴器2包括用于连接至动力源的第一挠片2
‑
1、用于连接至联轴杆2
‑
4的第三挠片2
‑
3、以及设置在第一挠片2
‑
1与第三挠片2
‑
3之间的具有弹性的第二挠片2
‑
2。第一挠片2
‑
1、第二挠片2
‑
2与第三挠片2
‑
3沿轴向依次设置在动力源与传动齿轮箱3之间。其中，第二挠片2
‑
2被配置成近似于矩形的框状，并在框状边角处设置四个连接位置，使其经由位于对角线的一组连接位置螺接至第一挠片2
‑
1，并经由位于对角线的另一组连接位置螺接至第三挠片2
‑
3，由此将三个挠片固定连接为一体。此外，由于第二挠片2
‑
2具有弹性，在两端连接的牵引电机1及联轴杆2
‑
4之间存在偏差时，可提供弹性形变，使第一挠片2
‑
1与第三挠片2
‑
3的连接轴由同轴共线至形成夹角，由此实现了周向变位补偿。
30.其中，为确保牵引电机1、挠片式联轴器2与联轴杆2
‑
4之间的连接与转矩传递的可靠性，可将第一挠片2
‑
1设置成通过轴向端面齿部连接与轴向螺接连接至牵引电机1的输出轴，并将第三挠片2
‑
3设置成通过轴向端面齿部连接至联轴杆2
‑
4。较之传统牵引传动系统各零部件安装方式，前述连接方式无需借助专用安装工具，安装较为方便。此外，较之于常规采用的过盈配合方式而言，前述连接方式还可节省轴向安装空间。
31.转而参见图7，述及的第二联轴器4可以被配置成鼓形齿式联轴器4，此类联轴器一方面能够可实现更大的转矩传递，另一方面也可用于提供轴向偏移补偿。具体而言，该鼓形齿式联轴器4包括设置有外齿的轮毂4
‑
2与设置有内齿的套筒4
‑
1，其中该轮毂4
‑
2与套筒4
‑
1沿周向相互啮合，且二者能够沿轴向发生相对位移。关于其与周边零件的配合关系，轮毂4
‑
2连接至联轴杆2
‑
4，且套筒4
‑
1连接至主动齿轮轴组件，由此可实现将传递自挠片式联轴
器2的转矩继续传递至传动齿轮箱3中的主动齿轮轴组件。此时，若传动齿轮箱3与挠片式联轴器2之间发生了位移变化，可由鼓形齿式联轴器4中的轮毂4
‑
2与套筒4
‑
1沿轴向发生相对位移来进行补偿。
32.其中，为确保鼓形齿式联轴器4在传动齿轮箱3与挠片式联轴器2二者之间的连接与转矩传递的可靠性，可将联轴杆2
‑
4设置成通过轴向端面齿部连接与轴向螺接连接至轮毂4
‑
2，并将主动齿轮轴组件设置成通过轴向端面齿部连接与轴向螺接连接至套筒4
‑
1。。较之传统牵引传动系统各零部件安装方式，前述连接方式无需借助专用安装工具，安装较为方便。此外，较之于常规采用的过盈配合方式而言，前述连接方式还可节省轴向安装空间。
33.此外，该鼓形齿式联轴器4还可包括端盖4
‑
3，其在背离传动齿轮箱3的一侧沿轴向密封连接至套筒4
‑
1，例如通过卡簧来实现二者之间的快速拆装。此时，可通过简单地拆装端盖4
‑
3来实现对鼓形齿式联轴器4内部零件的维护。例如，可便于对鼓形齿式联轴器4注入润滑剂来进行润滑，也可便于组装维护轮毂4
‑
2及其与套筒4
‑
1之间的齿轮啮合构造。
34.在前述挠片式联轴器2与鼓形齿式联轴器4的组合布置方案下，鼓形齿式联轴器4的变位空间由牵引电机和传动齿轮箱之间的轴向空间提供，鼓形齿式联轴器与电机的输出轴和主动齿轮轴的过盈配合长度过长，两个单侧联轴器的体积较大，所需变位空间较大且集中，无法完全利用电机径向尺寸增大所带来的径向空间优势。采用过盈配合长度小的挠片式联轴器2组合鼓形齿式联轴器4，在减小配合长度的同时，将集中的变位空间拆开，可以充分利用电机与传动齿轮箱之间、传动齿轮箱与转向架构架之间空间组合变位。挠片式联轴器2穿过传动齿轮箱的输入端与鼓形齿式联轴器的变位轮毂相连，增强了组合的变位能力，并减小牵引传动系统的轴向空间。
35.回到图3与图5，如下将结合主动齿轮轴组件的构造来描述其与联轴杆之间的配合关系。具体而言，述及的主动齿轮轴组件包括具有轴向通孔的主动齿轮轴3
‑
7，使得联轴杆2
‑
4沿轴向通孔穿过主动齿轮轴设置3
‑
7。其中，轴向通孔在靠近传动齿轮箱3的第一侧处的直径大于靠近第二侧处的直径，且联轴杆2
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4在靠近传动齿轮箱3的第一侧处的直径小于靠近第二侧处的直径，使得当牵引电机1与传动齿轮箱3之间发生径向偏移使存在足够的偏移空间。
36.在装配前述牵引传动系统时，可首先将牵引电机1与传动齿轮箱3各自组装完成，随后将挠片式联轴器2螺接至牵引电机的输出轴，并使二者之间通过端面齿相互啮合。先采用两个螺栓将第二挠片2
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2安装至第一挠片2
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1上；随后将套筒4
‑
1与轮毂4
‑
2通过端面齿及螺栓与传动齿轮箱3的主动齿轮轴相连，并使挠片式联轴器2的联轴杆2
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4杆穿过传动齿轮箱3的空心主动齿轮轴3
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7来与轮毂4
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2通过端面齿及螺栓连接，并利用卡簧将鼓形齿式联轴器4的端盖4
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3固定；再将挠片式联轴器2的第三挠片2
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3与联轴杆2
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4通过端面齿及螺栓连接，最后将第三挠片2
‑
3与第二挠片2
‑
2通过螺栓进行连接，由此完成整个牵引传动系统的组装。
37.另外，虽然图中未完整示出，本技术在此还提供一种轨道车辆的实施例。其应用了前述任意实施例或其组合中的牵引传动系统，故也具有相应的技术效果，在此不再赘述。如下将主要描述该牵引传动系统与轨道车辆内的其他零部件之间的位置关系与装配关系。例如，车轮对则布置在转向架外侧，电机1及轴箱体均布置在转向架内侧。牵引传动系统同样布置在转向架内侧。更具体地，牵引传动系统的联轴器组件的第一联轴器2设置在电机1与
传动齿轮箱3之间，且其第二联轴器4设置在传动齿轮箱3与转向架之间。且牵引传动系统的传动齿轮箱则通过吊挂装置3
‑
1连接齿轮箱箱体3
‑
2的吊挂座而安装至转向架构架，实现整体装配。此时，转矩依次经由电机1、牵引传动系统的联轴器组件与传动齿轮箱3传递至车轮对。
38.此外，述及的牵引电机使用交流电为轨道车辆提供动力，经由牵引传动系统而将动力传输到车轮对上，从而驱动轨道车辆前进。因此，轨道车辆的速度等级越高，则牵引电机的结构尺寸就越大，这将进一步压缩牵引传动系统的轴向空间。因此，前述布置方案中的牵引传动系统可以搭配具有更大转矩的牵引电机，由此使得此类方案应用于需要更大动力的高速轨道车辆也成为可能。
39.以上例子主要说明了本发明实施例的用于轨道车辆的牵引传动系统及轨道车辆。尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。