高速列车架悬式转向架牵引传动系统试验台动力传动装置

摘要

本发明公开了一种高速列车架悬式转向架牵引传动系统试验台动力传动装置，由1号滚枪对及齿轮箱总成（1）、联轴器（2）和2号滚轮对及齿轮箱总成（3）组成。1号滚轮对及齿轮箱总成（1）与2号滚轮对及齿轮箱总成（3）安装在基础平台（22）的前端与后端，1号滚轮对及齿轮箱总成（1）中的1号滚轮轴（7）和2号滚轮对及齿轮箱总成（3）中的2号滚轮轴的轴距等于被试转向架（19）的轴距。1号滚轮对及齿轮箱总成（1）中的1号联接法兰（14）和2号滚轮对及齿轮箱总成（3）中的2号联接法兰相对布置，联轴器（2）和1号滚轮对及齿轮箱总成（1）中的1号联接法兰（14）与2号滚轮对及齿轮箱总成（3）中的2号联接法兰固定联接。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于铁路高速列车的试验装置，更具体地说，本发明涉及 一种模拟高速列车行驶时工况条件下的高速列车架悬式转向架牵引传动系统试 验台动力传动装置。

背景技术

2007年4月18日，我国成功实施了第六次全国铁路大提速调图，和谐号 CRH系列动车组首次出现在中国铁路上，在既有线上实现了250Km/h的高速运营， 从而揭开了我国铁路高速化发展的序幕。目前已经在运行的动车组最高车速已 经达到350km/h，但是随着车速的提高，高速列车转向架牵引传动系统各零部件 的运行工况变得更为恶化，在运行中关键部件安全可靠性问题日益突出。

为了满足列车高速运行时的动力学性能,高速动车驱动装置多采用体悬或 架悬的结构方式，减轻簧下质量，大幅度的降低轮轨冲击力和电机的高频机械 振动作用力，有利于车辆高速运行。其中CRH1、CRH2、CRH3型动车组转向架均 采用架悬式，即：每台动力转向架包括两套牵引传动系统，将驱动装置直接或 通过橡胶关节固装在转向架构架上。齿轮箱一端通过两个轴承支撑在车轴上， 另一端通过悬吊装置与转向架构架相连。驱动装置与轮对之间需用能适应各向 相对运动的齿轮联轴器联结来传递扭矩。

高速列车牵引传动系统的可靠性直接决定了机车车辆运行的安全性、可靠 性和经济性，急需研制开发模拟高速列车牵引传动系统运行工况的高速列车架 悬式牵引传动系统试验台，以此提高牵引传动系统性能和零部件疲劳寿命。高 速列车架悬式转向架牵引传动系统试验台的动力传动装置实现驱动电机与负载 电机间的动力传递，是试验台的重要组成部分，对试验台的开发有重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的问题，提供了一种高 速列车架悬式转向架牵引传动系统试验台动力传动装置。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的高速列 车架悬式转向架牵引传动系统试验台动力传动装置由1号滚轮对及齿轮箱总成、 联轴器和2号滚轮对及齿轮箱总成组成。

1号滚轮对及齿轮箱总成通过其中的1号齿轮箱下壳体安装在基础平台的前 端，2号滚轮对及齿轮箱总成通过其中的2号齿轮箱下壳体安装在基础平台的后 端，1号滚轮对及齿轮箱总成中的1号左滚轮与1号右滚轮和基础地面有间隙， 2号滚轮对及齿轮箱总成中的2号左滚轮与2号右滚轮和基础地面有间隙，1号 滚轮对及齿轮箱总成中的1号滚轮轴和2号滚枪对及齿轮箱总成中的2号滚轮 轴的中心轴线的间距等于被试转向架的轴距；1号滚轮对及齿轮箱总成中的1号 锥齿轮轴及1号联接法兰和2号滚轮对及齿轮箱总成中的2号锥齿轮轴及2号 联接法兰相对布置，并且1号滚轮对及齿轮箱总成中的1号锥齿轮轴及1号联 接法兰和2号滚轮对及齿轮箱总成中的2号锥齿轮轴及2号联接法兰的中心轴 线共线；联轴器的前端通过螺栓和1号滚轮对及齿轮箱总成中的1号联接法兰 固定联接，联轴器的后端通过螺栓和2号滚轮对及齿轮箱总成中的2号联接法 兰固定联接。

技术方案中所述的1号滚轮对及齿轮箱总成由1号齿轮箱总成、1号左滚轮、 1号右滚轮、1号左胀紧联结套与1号右胀紧联结套组成。所述的1号左滚轮与 1号右滚轮结构相同。1号左胀紧联结套与1号右胀紧联结套结构相同，1号左 滚轮与1号右滚轮采用1号左胀紧联结套与1号右胀紧联结套对称地安装在1 号齿轮箱总成中的1号滚轮轴的左端与右端，1号左滚轮与1号右滚轮之间的 间距和被试转向架的轮距相等；技术方案中所述的1号齿轮箱总成包括1号齿 轮箱上壳体、1号齿轮箱下壳体、1号锥齿轮轴、1号滚轮轴、1号联接法兰、1 号左轴承对、1号右轴承对与1号锥齿轮轴轴承对。1号锥齿轮轴的一端及1号 滚轮轴上分别安装有相同规格型号的1号锥齿轮，两个相同规格型号的1号锥 齿轮相啮合，1号联接法兰通过键与1号锥齿轮轴的另一端同轴固定连接。1号 左轴承对由两个规格型号相同的轴承组成，1号右轴承对由两个与1号左轴承对 中的轴承相同规格型号的轴承组成，1号滚轮轴通过1号左轴承对与1号右轴承 对安装在1号齿轮箱下壳体上的1号左滚轮轴通孔与1号右滚轮轴通孔内。1号 锥齿轮轴轴承对包括两个规格型号相同的锥轴承，1号锥齿轮轴通过1号锥齿轮 轴轴承对安装在1号齿轮箱下壳体上的1号锥齿轮轴通孔内。1号齿轮箱上壳体 与1号齿轮箱下壳体合装并采用螺栓连接；技术方案中所述的2号滚轮对及齿 轮箱总成由2号齿轮箱总成、2号左滚枪、2号右滚轮、2号左胀紧联结套与2 号右胀紧联结套组成。所述的2号左滚轮与2号右滚轮结构相同。2号左胀紧联 结套与2号右胀紧联结套结构相同。2号左滚轮与2号右滚轮采用2号左胀紧联 结套与2号右胀紧联结套对称地安装在2号齿轮箱总成中的2号滚轮轴的左端 与右端，2号左滚轮与2号右滚轮之间的间距和被试转向架的轮距相等；技术 方案中所述的2号齿轮箱总成由2号齿轮箱上壳体、2号齿轮箱下壳体、2号锥 齿轮轴、2号滚轮轴、2号联接法兰、2号左轴承对、2号右轴承对与2号锥齿 轮轴轴承对组成。2号锥齿轮轴的一端和2号滚轮轴上分别安装有相同规格型号 的2号锥齿轮，两个相同规格型号的2号锥齿轮相啮合，2号联接法兰通过键与 2号锥齿轮轴的另一端同轴连接。2号左轴承对由两个规格型号相同的2号轴承 组成，2号右轴承对由两个与2号左轴承对中的轴承相同规格型号的轴承组成， 2号滚轮轴通过2号左轴承对与2号右轴承对安装在2号齿轮箱下壳体上的2号 左滚轮轴通孔与2号右滚轮轴通孔内。2号锥齿轮轴轴承对包括两个规格型号相 同的2号锥轴承，2号锥齿轮轴通过2号锥齿轮轴轴承对安装在2号齿轮箱下壳 体上的2号锥齿轮轴通孔内，2号齿轮箱上壳体与2号齿轮箱下壳体合装并采用 螺栓连接；技术方案中所述的1号滚枪对及齿轮箱总成和2号滚枪对及齿轮箱 总成结构相同，即1号左滚轮、1号右滚轮、2号左滚轮与2号右滚轮结构相同， 1号左胀紧联结套、1号右胀紧联结套、2号左胀紧联结套与2号右胀紧联结套 结构相同，1号齿轮箱总成与2号齿轮箱总成结构相同。所述的1号齿轮箱总成 与2号齿轮箱总成结构相同是指：1号齿轮箱上壳体与2号齿轮箱上壳体结构相 同，1号齿轮箱下壳体与2号齿轮箱下壳体结构相同，1号锥齿轮轴与2号锥齿 轮轴结构相同，1号滚轮轴与2号滚轮轴结构相同，1号联接法兰与2号联接法 兰结构相同，1号左轴承对、1号右轴承对、2号左轴承对与2号右轴承对结构 相同，1号锥齿轮轴轴承对与2号锥齿轮轴轴承对结构相同。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

本发明所述的高速列车架悬式转向架牵引传动系统试验台的动力传动装置 由1号滚轮对及齿轮箱总成、2号滚轮对及齿轮箱总成及联轴器组成。通过动力 传递装置将被试转向架驱动电机的动力传递到负载电机，实现对被试转向架中 的两套牵引传动系统实际线路行驶时近似真实负载工况的模拟。动力传动装置 中间传递环节少，结构简单，同时，能够对不同轴距、轮距的架悬式转向架牵 引传动系统进行可靠性试验，具有通用性。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1是本发明所述的高速列车架悬式转向架牵引传动系统试验台动力传动 装置结构组成的轴测投影图；

图2是本发明所述的高速列车架悬式转向架牵引传动系统试验台动力传动 装置中的1号滚轮对及齿轮箱总成结构组成的主视图；

图3是本发明所述的高速列车架悬式转向架牵引传动系统试验台动力传动 装置中的1号滚轮对及齿轮箱总成的俯视图上的全剖视图；

图4是本发明所述的高速列车架悬式转向架牵引传动系统试验台动力传动 装置中的1号滚轮对及齿轮箱总成中不包含1号滚轮轴的1号齿轮箱总成结构 组成的轴测投影图；

图5是本发明所述的高速列车架悬式转向架牵引传动系统试验台动力传动 装置与被试转向架工作状态下配合关系的右视图；

图6是图5中的A处的局部放大图；

图7是本发明所述的高速列车架悬式转向架牵引传动系统试验台动力传动 装置所要测试的被试转向架结构组成的轴测投影图；

图8是本发明所述的高速列车架悬式转向架牵引传动系统试验台动力传动 装置的电气系统结构原理框图；

图中：1.1号滚轮对及齿轮箱总成，2.联轴器，3.2号滚枪对及齿轮箱总成， 4.1号左滚轮，5.1号齿轮箱总成，6.1号右滚轮，7.1号滚轮轴，8.1号左胀 紧联结套，9.1号右胀紧联结套，10.1号左轴承对，11.1号齿轮箱下壳体，12.1 号右轴承对，13.1号锥齿轮轴轴承对，14.1号联接法兰，15.1号锥齿轮轴，16.1 号齿轮箱上壳体，17.2号左滚轮，18.2号右滚轮，19.被试转向架，20.2号轮 对，21.1号轮对，22.基础平台。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

参阅图1和图8，本发明所述的高速列车架悬式转向架牵引传动系统试验台 的动力传动装置是由1号滚轮对及齿轮箱总成1、联轴器2、2号滚轮对及齿轮 箱总成3及电气系统组成，本发明所述的高速列车架悬式转向架牵引传动系统 试验台的动力传动装置固定安装在基础平台22上。

参阅图2至图4，所述的1号滚轮对及齿轮箱总成1由1号齿轮箱总成5、 1号左滚轮4、1号右滚轮6、1号左胀紧联结套8与1号右胀紧联结套9组成。 其中：1号左滚轮4与1号右滚轮6结构相同；1号左胀紧联结套8与1号右胀 紧联结套9结构相同。1号左滚轮4与1号右滚轮6对称地安装在1号齿轮箱 总成5中的1号滚轮轴7的左端与右端，1号左滚轮4与1号右滚轮6可在1 号齿轮箱总成5中的1号滚轮轴7上轴向移动，位置确定后采用1号左胀紧联 结套8与1号右胀紧联结套9固定在1号齿轮箱总成5中的1号滚轮轴7上。1 号左滚轮4与1号右滚轮6之间的间距由被试转向架19的轮距确定，从而保证 被试转向架19的1号轮对21的两个车轮踏面分别落在1号左滚轮4与1号右 滚轮6上，同时1号轮对21的两个车轮的轮缘和1号左滚轮4与1号右滚轮6 保持一定间距。

参阅图2与图4，1号齿轮箱总成5为等速传动的直交轴齿轮箱，由1号齿 轮箱上壳体16、1号齿轮箱下壳体11、1号锥齿轮轴15、1号滚轮轴7、1号联 接法兰14、1号左轴承对10、1号右轴承对12、1号锥齿轮轴轴承对13与两个 结构相同的锥齿轮组成。1号齿轮箱上壳体16与1号齿轮箱下壳体11为铸造或 焊接而成的壳体结构件，在1号齿轮箱上壳体16与1号齿轮箱下壳体11的轴 承安装位置(滚轮轴通孔)处采用增加箱体厚度或布置筋板的方式提高箱体的刚 度，以承受1号左滚轮4、1号右滚轮6、1号滚轮轴7及被试转向架19的重 力以及动不平衡所产生的附加载荷。1号齿轮箱总成5中的1号锥齿轮轴15采 用悬臂式结构，1号滚轮轴7采用简支梁式结构。1号锥齿轮轴15的一端及1 号滚轮轴7上安装有相同规格型号的锥齿轮，通过该两个结构相同的锥齿轮的 啮合实现1号锥齿轮轴15与1号滚轮轴7的等速直交动力传递。1号联接法兰 14通过键与1号锥齿轮轴15的另一端（伸出端）同轴固定连接。1号左轴承对 10包括两个规格型号相同的轴承套装在1号滚轮轴7（靠近1号左滚轮4端） 的一端，1号右轴承对12中的两个轴承的规格型号与1号左轴承对10中的轴承 相同，套装在1号滚轮轴7（靠近1号右滚轮6端）的另一端，即1号滚轮轴7 通过1号左轴承对10与1号右轴承对12安装在1号齿轮箱下壳体11上的1号 左滚轮轴通孔与1号右滚轮轴通孔内。1号锥齿轮轴轴承对13包括两个规格型 号相同的1号锥轴承，两个1号锥轴承以一定的间距套装在1号锥齿轮轴15的 两端，以承受由于齿轮啮合传递扭矩时在1号锥齿轮轴15上产生的弯矩，即1 号锥齿轮轴15通过1号锥齿轮轴轴承对13安装在1号齿轮箱下壳体11上的1 号锥齿轮轴通孔内。1号齿轮箱下壳体11上的1号左滚轮轴通孔与1号右滚轮 轴通孔回转轴线共线并和1号锥齿轮轴通孔的回转轴线垂直共面。1号齿轮箱上 壳体16与1号齿轮箱下壳体11合装并采用螺栓连接，将安装有锥齿轮的1号 滚轮轴7与安装有相同规格型号的另一个锥齿轮的1号锥齿轮轴15通过1号左 轴承对10、1号右轴承对12与1号锥齿轮轴轴承对13安装在1号齿轮箱上壳 体16与1号齿轮箱下壳体11之内，1号滚轮轴7与1号锥齿轮轴15分别和1 号齿轮箱上壳体16与1号齿轮箱下壳体11之间为转动连接。

所述的2号滚轮对及齿轮箱总成3由2号齿轮箱总成、2号左滚轮17、2号 右滚轮18、2号左胀紧联结套与2号右胀紧联结套组成。其中：2号左滚轮17 与2号右滚轮18结构相同；2号左胀紧联结套与2号右胀紧联结套结构相同。2 号左滚轮17与2号右滚轮18对称地安装在2号齿轮箱总成中的2号滚轮轴的 左端与右端，2号左滚轮17与2号右滚轮18可在2号齿轮箱总成中的2号滚轮 轴上轴向移动，位置确定后采用2号左胀紧联结套与2号右胀紧联结套固定在2 号齿轮箱总成中的2号滚轮轴上。2号左滚轮17与2号右滚枪18之间的间距由 被试转向架19的轮距确定。从而保证被试转向架19的2号轮对20的两个车轮 踏面分别落在2号左滚轮17与2号右滚轮18上，同时2号轮对20的两个车轮 的轮缘与2号左滚轮17与2号右滚轮18保持一定间隙。

2号齿轮箱总成为等速传动的直交轴齿轮箱，由2号齿轮箱上壳体、2号齿 轮箱下壳体、2号锥齿轮轴、2号滚轮轴、2号联接法兰、2号左轴承对、2号右 轴承对与2号锥齿轮轴轴承对组成。2号齿轮箱上壳体与2号齿轮箱下壳体为铸 造或焊接而成的壳体结构件，在2号齿轮箱上壳体与2号齿轮箱下壳体的轴承 安装位置处采用增加箱体厚度或布置筋板的方式提高箱体的刚度，以承受2号 左滚轮17、2号右滚轮18、2号滚轮轴及被试转向架19的重力以及动不平衡所 产生的附加载荷。2号齿轮箱总成中的2号锥齿轮轴采用悬臂式结构，2号滚轮 轴采用简支梁式结构。2号锥齿轮轴的一端及2号滚轮轴上安装有相同规格型号 的锥齿轮，通过该两个齿轮的啮合实现2号锥齿轮轴与2号滚轮轴的等速直交 动力传递。2号联接法兰通过键与2号锥齿轮轴的另一端（伸出端）同轴连接。 2号左轴承对包括两个规格型号相同的轴承套装在2号滚轮轴的一端（靠近2号 左滚轮17端），2号右轴承对的两个轴承规格型号与2号左轴承对的两个轴承规 格型号相同，套装在2号滚轮轴的另一端（靠近2号右滚轮18端），即2号滚 轮轴通过2号左轴承对与2号右轴承对12安装在2号齿轮箱下壳体上的2号左 滚轮轴通孔与2号右滚枪轴通孔内。2号锥齿轮轴轴承对包括两个规格型号相同 的2号锥轴承，两个轴承以一定的间距布置在2号锥齿轮轴的两端，以抵抗由 于齿轮啮合传递扭矩时在2号锥齿轮轴上产生的弯矩，即2号锥齿轮轴通过2 号锥齿轮轴轴承对安装在2号齿轮箱下壳体上的2号锥齿轮轴通孔内。2号齿轮 箱下壳体上的2号左滚轮轴通孔与2号右滚轮轴通孔回转轴线共线并和2号锥 齿轮轴通孔的回转轴线垂直共面。2号齿轮箱上壳体与2号齿轮箱下壳体合装并 采用螺栓连接，将安装有2号锥齿轮的1号滚轮轴7与安装有相同规格型号的 另一个2号锥齿轮的2号锥齿轮轴通过2号左轴承对、2号右轴承对与2号锥齿 轮轴轴承对安装在2号齿轮箱上壳体与2号齿轮箱下壳体之内，2号滚轮轴与2 号锥齿轮轴分别和2号齿轮箱上壳体与2号齿轮箱下壳体之间为转动连接。

1号滚轮对及齿轮箱总成1和2号滚轮对及齿轮箱总成3结构相同，即1号 左滚轮4、1号右滚轮6、2号左滚轮17与2号右滚轮18结构相同，1号左胀 紧联结套8、1号右胀紧联结套9、2号左胀紧联结套与2号右胀紧联结套结构 相同，1号齿轮箱总成5与2号齿轮箱总成结构相同。所述的1号齿轮箱总成5 与2号齿轮箱总成结构相同是指：1号齿轮箱上壳体16与2号齿轮箱上壳体结 构相同，1号齿轮箱下壳体11与2号齿轮箱下壳体结构相同，1号锥齿轮轴15 与2号锥齿轮轴结构相同，1号滚轮轴7与2号滚轮轴结构相同，1号联接法兰 14与2号联接法兰结构相同，1号左轴承对10、1号右轴承对12、2号左轴承 对与2号右轴承对结构相同，1号锥齿轮轴轴承对13与2号锥齿轮轴轴承对结 构相同。

1号左胀紧联结套8、1号右胀紧联结套9、2号左胀紧联结套与2号右胀紧 联结套为标准件，可选用能够传递大扭矩、适应高转速工况的型号为Z4、Z5、 Z12、Z13、Z15、Z16或Z18的胀紧联结套。

参阅图1，所述的高速列车架悬式转向架牵引传动系统试验台的动力传动装 置由1号滚轮对及齿轮箱总成1、联轴器2和2号滚轮对及齿轮箱总成3组成。

1号滚轮对及齿轮箱总成1通过其中的1号齿轮箱下壳体11安装在基础平 台22的前端，2号滚轮对及齿轮箱总成3通过其中的2号齿轮箱下壳体安装在 基础平台22的后端，1号左滚轮4、1号右滚轮6、2号左滚轮17与2号右滚 轮18与基础地面有一定（相同的）的间隙。1号滚轮对及齿轮箱总成1中的1 号滚轮轴7和2号滚轮对及齿轮箱总成3中的2号滚轮轴的中心轴线的间距等 于被试转向架19的轴距；1号滚轮对及齿轮箱总成1中的1号锥齿轮轴15及1 号联接法兰14和2号滚轮对及齿轮箱总成3中的2号锥齿轮轴及2号联接法兰 相对布置，并且1号滚轮对及齿轮箱总成1中的1号锥齿轮轴15及1号联接法 兰14和2号滚枪对及齿轮箱总成3中的2号锥齿轮轴及2号联接法兰的中心轴 线共线；联轴器2的一（前）端通过螺栓和1号滚轮对及齿轮箱总成1中的1 号联接法兰14固定联接，联轴器2的另一（后）端通过螺栓和2号滚轮对及齿 轮箱总成3中的2号联接法兰固定联接.实现1号滚轮对及齿轮箱总成1中的1 号齿轮箱总成5和2号滚轮对及齿轮箱总成3中的2号齿轮箱总成的联接及动 力传递。

联轴器2为标准件，可选用型号为SWP的十字轴式万向联轴器、型号为SWC 的十字轴式万向联轴器或型号为QWL的球笼式同步万向联轴器等，能够补偿联 轴器2所连接的1号滚轮对及齿轮箱总成1中的1号锥齿轮轴15和2号滚轮对 及齿轮箱总成3中的2号锥齿轮轴的不对中，同时，当进行不同轴距的被试转 向架19试验时，调整1号滚轮对及齿轮箱总成1和2号滚轮对及齿轮箱总成3 之间距离，即通过联轴器2伸缩或更换同型号不同长度的联轴器2，以满足试验 的需要。

高速列车架悬式转向架牵引传动系统试验台动力传动装置的工作原理：

被试转向架19的1号轮对21的中心轴线与高速列车架悬式转向架牵引传 动系统试验台动力传动装置的1号滚轮对及齿轮箱总成1中的1号滚轮轴7中 心轴线位于同一竖直面上，同时2号轮对20的中心轴线与2号滚轮对及齿轮箱 总成3中的2号滚轮轴中心轴线位于另一竖直面上，从而被试转向架19的四个 车轮的踏面分别支撑在1号左滚轮4、1号右滚轮6、2号左滚轮17与2号右 滚轮18上。

试验时，电气系统控制被试转向架19一个电机为驱动状态的驱动电机，另 一个电机为制动状态的负载电机。驱动电机通过被试转向架19上的联轴节、变 速箱将动力传递到1号轮对21。1号轮对21的转动带动与之接触的1号滚轮对 及齿轮箱总成1中的1号左滚轮4与1号右滚轮6转动，和1号左滚轮4与1 号右滚轮6固定连接的1号滚轮轴7将动力等速传递到1号锥齿轮轴15上，通 过联轴器2带动2号滚轮对及齿轮箱总成3的2号锥齿轮轴转动，通过啮合齿 轮的作用，最终实现2号滚轮对及齿轮箱总成3中的2号左滚轮17与2号右滚 轮18转动。电气系统控制负载电机模拟车辆实际行驶中传动系统所受扭矩对2 号左滚轮17与2号右滚轮18施加与滚轮运动方向相反的阻力矩。从而实现了 对被试转向架19中的两套牵引传动系统实际线路行驶时近似真实工况的模拟。 负载电机将系统的机械能转化为电能回馈到直流母线，从而形成一套电气-机械 功率流闭环试验系统。通过该试验台对被试转向架19进行疲劳试验，以掌握其 牵引传动系统的可靠性。