电力机车、电力机车转向架及转向架驱动系统的制作方法

本公开涉及机车技术领域，尤其涉及一种转向架驱动系统、电力机车转向架及电力机车。

背景技术：

近年来，随着铁路运输行业的快速发展，牵引或推送铁路车辆运行的电力机车也得到了迅猛发展。其中，电力机车转向架用来牵引电力机车在轨道上运行，并能起到承重、传力、缓冲(走行)及导向的作用，而转向架驱动系统用来为转向架提供动力，因此，转向架驱动系统属于电力机车的关键系统。

现有技术中，转向架驱动系统的结构较为复杂、维护难度大、传动效率也较低，使得同一规格的转向架驱动系统难以同时兼顾速度和载重，进而导致电力机车转向架难以在客运电力机车和货运电力机车上通用。

所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本公开的目的在于提供一种转向架驱动系统、电力机车转向架及电力机车，该转向架驱动系统的结构简单、易于维护、传动效率也较高，进而提高了本申请电力机车转向架在客运电力机车和货运电力机车中的通用性。

为实现上述发明目的，本公开采用如下技术方案：

根据本公开的一个方面，提供一种转向架驱动系统，包括：

具有中心孔的永磁牵引电机，所述永磁牵引电机包括多个吊挂件，所述吊挂件能够悬挂于电力机车转向架的构架上；

联轴器，包括空心轴、法兰盘、传力盘、传动盘、第一挠性片组件和第二挠性片组件；所述空心轴的一端与所述法兰盘连接，另一端穿过所述中心孔并与所述传动盘连接；所述传力盘设于所述法兰盘靠近所述传动盘的一侧，并与所述永磁牵引电机固定连接；所述第一挠性片组件位于所述传力盘与所述法兰盘之间，并连接所述传力盘与所述法兰盘；所述第二挠性片组件固定于所述传动盘远离所述法兰盘的一侧；

车轮组件，包括第一车轮、第二车轮及轮轴；所述轮轴的一端与所述第一车轮连接，另一端穿过所述空心轴并与所述第二车轮连接；所述第二车轮与所述第二挠性片组件固定连接。

在本公开的一种示例性实施例中，所述吊挂件的数量为三个，且三个所述吊挂件呈三角形分布。

在本公开的一种示例性实施例中，所述传力盘远离所述法兰盘的一侧具有卡槽，所述永磁牵引电机靠近所述法兰盘的一侧具有卡突，所述卡槽和所述卡突相卡合。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第二挠性片组件和所述第二车轮通过传动销固定连接。

在本公开的一种示例性实施例中，所述传动盘的边沿具有多个间隔设置的凸出部和缺口部，所述第二挠性片组件和所述凸出部固定连接，且所述传动销位于所述缺口部。

根据本公开的另一个方面，提供一种电力机车转向架，包括：

构架，具有第一缺口、第二缺口和第三缺口；所述第一缺口位于所述构架的一端，所述第二缺口位于所述构架的另一端，且述第一缺口和所述第二缺口均设有三个呈三角形分布的悬挂部；所述第三缺口位于所述第一缺口和所述第二缺口之间；

上述任意一项所述的转向架驱动系统，数量为两套，一套所述转向架驱动系统设于所述第一缺口，另一套所述转向架驱动系统设于所述第二缺口；其中，所述吊挂件悬挂于所述悬挂部；

牵引装置，设于所述第三缺口，用于连接所述构架与电力机车。

在本公开的一种示例性实施例中，所述吊挂件的端头具有开孔，所述开孔中设有弹性芯轴，所述弹性芯轴和所述悬挂部通过螺纹件固定连接。

在本公开的一种示例性实施例中，所述弹性芯轴为棱柱结构。

在本公开的一种示例性实施例中，所述弹性芯轴的外部套有橡胶圈。

根据本公开的另一个方面，提供一种电力机车，包括上述任意一项所述的电力机车转向架。

本公开实施方式的转向架驱动系统，联轴器上的法兰盘、第一挠性片组件和传力盘固定连接，且传力盘和永磁牵引电机固定连接，此外，传动盘固定于空心轴上，且传动盘、第二挠性片组件和第二车轮固定连接，由此，穿过空心轴设置的永磁牵引电机的转矩能够经传力盘传递给空心轴，再经传动盘传递给第二车轮，第二车轮再将转矩通过轮轴传递给第一车轮，至此可实现车轮组件的转动。

所以，该转向架驱动系统结构较为简单、维护也较为方便，而且永磁牵引电机与联轴器及车轮组件的连接均为固定连接，传动时的摩擦及功率损耗较小，进而提高了传动效率。同时，该转向架驱动系统也不需要润滑油润滑，避免了润滑油对环境产生污染。

另外，设于法兰盘和传力盘之间的第一挠性片组件，以及设于传动盘和第二车轮之间的第二挠性片组件能够对永磁牵引电机和车轮组件受到的振动进行缓冲，进而使第一车轮和第二车轮的运行更加平稳。

本公开实施方式的电力机车转向架及电力机车，该电力机车转向采用上述任意一项所述的转向架驱动系统，因为上述转向架驱动系统结构简单、传动效率也较高，能够同时兼顾速度和载重，所以该电力机车转向架在客运电力机车和货运电力机车中的通用性较好。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本公开实施方式转向架驱动系统的结构示意图。

图2和图3是本公开实施方式联轴器的结构示意图。

图1～图3中：1、永磁牵引电机；10、中心孔；11、吊挂件；12、卡突；2、联轴器；20、空心轴；21、法兰盘；22、传力盘；220、卡槽；23、传动盘；230、凸出部；231、缺口部；24、第一挠性片组件；25、第二挠性片组件；3、车轮组件；30、第一车轮；31、第二车轮；32、轮轴；4、传动销。

图4是本公开实施方式电力机车转向架的结构示意图。

图5是本公开实施方式构架的结构示意图。

图6是本公开实施方式构架与转向架驱动系统的装配俯视图。

图7是本公开实施方式吊挂件与悬挂部的装配示意图。

图8是本公开实施方式弹性芯轴的结构示意图。

图9是本公开实施方式牵引装置的结构示意图。

图10是本公开实施方式排石撒沙装置的结构示意图。

图4～图10中：1、构架；10、第一缺口；100、悬挂部；101、支撑块；11、第二缺口；12、第三缺口；2、转向架驱动系统；20、吊挂件；200、吊臂；201、吊杆；202、弹性芯轴；203、橡胶圈；3、牵引装置；30、转臂；300、安装孔；301、安装槽；31、垂直销；32、牵引拉杆；320、第一端头；321、第二端头；33、吊绳；4、一系悬挂；5、二系悬挂；6、制动装置；7、撒砂装置；70、撒砂管。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施例使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。

所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本公开的主要技术创意。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。其他相对性的用语，例如“高”“低”“顶”“底”“左”“右”等也作具有类似含义。

当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。用语“一个”、“一”、“所述”用以表示存在一个或多套要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。用语“第一”和“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

相关技术中，转向架驱动系统通常采用电机驱动齿轮箱的驱动方式，因为齿轮箱包括多组相互啮合的齿轮、密封结构等部件，不但结构较为复杂、维护难度大，而且不可避免地存在因轮齿啮合而造成的功率损耗，所以传动效率也较低。

为了解决上述问题，本公开实施方式中提供一种转向架驱动系统，如图1所示，该转向架驱动系统可包括永磁牵引电机1、联轴器2和车轮组件3，其中：

永磁牵引电机1可具有中心孔10，并可包括多个够悬挂于电力机车转向架的构架上的吊挂件11；

联轴器2可包括空心轴20、法兰盘21、传力盘22、传动盘23、第一挠性片组件24和第二挠性片组件25，其中：空心轴20的一端与法兰盘21连接，另一端穿过中心孔10并与传动盘23连接；传力盘22设于法兰盘21靠近传动盘23的一侧，并与永磁牵引电机1固定连接；第一挠性片组件24位于法兰盘21和传力盘22之间，并连接法兰盘21和传力盘22；第二挠性片组件25固定于传动盘23远离法兰盘21的一侧；

车轮组件3可包括第一车轮30、第二车轮31及轮轴32，其中：轮轴32的一端与第一车轮30连接，另一端穿过空心轴20并与第二车轮31连接；第二车轮31与第二挠性片组件25固定连接。

也就是说，联轴器2上的法兰盘21、第一挠性片组件24和传力盘22固定连接，而传动盘23、第二挠性片组件25和第二车轮31固定连接，由此，永磁牵引电机1的转矩能够经传力盘22传递给空心轴20，再经传动盘23传递给第二车轮31，第二车轮31再将转矩通过轮轴32传递给第一车轮30，至此可实现第一车轮30和第二车轮31的转动。

相比于相关技术中的转向架驱动系统，本申请的转向架驱动系统取消了牵引齿轮、密封结构等部件，不但结构简单，使得维护方便，而且可避免齿轮啮合时的功率损耗，进而提高传动效率。同时，该转向架驱动系统也不需要润滑油润滑，进而避免了润滑油对环境产生污染。

另外，第一挠性片组件24和第二挠性片组件25能够对永磁牵引电机1和车轮组件3受到的振动进行缓冲，进而使第一车轮30和第二车轮31的运行更加平稳。

下面结合附图对本公开实施方式提供的转向架驱动系统的各部件进行详细说明：

如图1所示，永磁牵引电机1用来为本申请的转向架驱动系统提供动力，举例而言，该永磁牵引电机1的单轴功率可大于或等于1200kw，以适用轴重20吨～25吨的客货运电力机车。

永磁牵引电机1可包括外壳、定子、转子、左端盖及右端盖等，其中：定子嵌于外壳内，转子转动连接在定子内，左端盖和右端盖分别设于外壳的左、右两端，且转子、左端盖及右端盖的中间位置可具有贯通的中心孔10，该中心孔10能够与传动组件相连接，当然，传动组件还与从动组件相连接，所以，永磁牵引电机1通电后，转动的转子(原动组件)能够通过传动组件将转矩传递给从动组件，从而实现从动组件的运动。

永磁牵引电机1可包括多个吊挂件11，具体而言，永磁牵引电机1的外壳上可固定有多个吊挂件11，而吊挂件11能够悬挂于电力机车转向架的构架上，以实现永磁牵引电机1的固定。举例而言，吊挂件11的数量可以为三个，且三个吊挂件11可呈三角形分布，以提高吊挂件11与转向架的构架之间的连接稳固性。

如图1所示，联轴器2用来连接永磁牵引电机1与车轮组件3，并将永磁牵引电机1的转矩传递给车轮组件3，也就是说，联轴器2相当于上述传动组件，而车轮组件3相当于上述从动组件。

如图2和图3所示，联轴器2可包括空心轴20、法兰盘21、传力盘22、传动盘23、第一挠性片组件24和第二挠性片组件25，其中：

空心轴20的一端可与法兰盘21连接，另一端可穿过中心孔10并与传动盘23连接，具体而言，空心轴20与法兰盘21可以是固定连接，此时，空心轴20与法兰盘21可以是一体成型，当然，空心轴20与法兰盘21也可以是可拆卸连接，此处不作特殊限定。需要注意的是，当空心轴20与法兰盘21是一体成型时，空心轴20与传动盘23必须是可拆卸连接，以使空心轴20能够穿过中心孔10设置。

传力盘22可设于法兰盘21靠近传动盘23的一侧，并可与永磁牵引电机1固定连接，也就是说，传力盘22的一侧可与法兰盘21固定连接，另一侧可与永磁牵引电机1固定连接，以实现永磁牵引电机1和联轴器2的连接。

举例而言，传力盘22与法兰盘21可通过螺栓等连接件直接固定连接，当然，还可在传力盘22和法兰盘21之间设置第一挠性片组件24，并使第一挠性片组件24连接传力盘22和法兰盘21，具体而言，可通过螺栓等连接件将传力盘22、第一挠性片组件24和法兰盘21固定连接，以使第一挠性片组件24能够对永磁牵引电机1受到的振动进行缓冲。第一挠性片组件24可由多片弹性较好的金属薄片叠加而成，第一挠性片组件24可以为规则的圆环，当然，也可以为不规则的圆环(束腰状)，此处不作特殊限定。

传力盘22与永磁牵引电机1连接方式可以为螺纹件连接或是卡接，此处不作特殊限定。举例而言，传力盘22远离法兰盘21的一侧可具有卡槽220，永磁牵引电机1靠近法兰盘21的一侧具有卡突12，卡槽220和卡突12相卡合，即可实现永磁牵引电机1和传力盘22的连接。

具体而言，如图3所示，卡槽220和卡突12可为环绕整圈、且相互卡合的轮齿状凹槽，一方面，卡槽220和卡突12能够稳固地卡合，另一方面，也能够使传力盘22均匀承受永磁牵引电机1的转矩，进而使得空心轴20能够平稳地转动，从而提高本申请的转向架驱动系统在运动过程中的稳定性。

如图1所示，车轮组件3可包括第一车轮30、第二车轮31及轮轴32，其中：

第一车轮30和第二车轮31正对设置；轮轴32的一端与第一车轮30连接，另一端穿过空心轴20并与第二车轮31连接；轮轴32和第一车轮30及第二车轮31之间可通过轴承组件实现转动连接，此处不再详细描述；轮轴32和空心轴20的连接方式可以为过盈配合，以避免轮轴32和空心轴20之间的相对运动及磨损。

传动盘23可与空心轴20通过螺栓等连接件实现可拆卸连接，当然，也可以通过设置相互配合的凸起或凹槽实现可拆卸连接，此处不作特殊限定。当然，传动盘23也可与第二车轮31固定连接，以将永磁牵引电机1的转矩通过传动盘23传递给车轮组件3。

另外，可在传动盘23和第二车轮31之间设置第二挠性片组件25，以使第二挠性片组件25能够对永磁牵引电机1和车轮组件3受到的振动进行缓冲，进而提高车轮组件3运行的平稳性。第二挠性片组件25的材质及形状可以与第一挠性片组件24相同，此处不再赘述。

需要注意的是，联轴器2的一端(设置法兰盘21、第一挠性片组件24和传力盘22的一端)只与永磁牵引电机1相连接，与第一车轮30并不连接；联轴器2的另一端(设置传动盘23和第二挠性片组件25的一端)只与第二车轮31相连接，与永磁牵引电机1并不连接，所以，永磁牵引电机1的转矩的传递次序为：永磁牵引电机1→传力盘22→第一挠性片组件24→法兰盘21→空心轴20→传动盘23→第二挠性片组件25→第二车轮31→轮轴32→第一车轮30。

为了提高转矩从第二挠性片组件25传递到第二车轮31的可靠性，如图2所示，可通过多个传动销4固定连接第二挠性片组件25和第二车轮31，且多个传动销4在第二挠性片组件25上均匀设置，以避免出现因受力不均而导致第二挠性片组件25损坏的情况。

另外，如图2所示，传动盘23的边沿可具有多个间隔设置的凸出部230和缺口部231，其中：第二挠性片组件25和凸出部230通过螺栓等连接件固定连接，而固定于第二挠性片组件25上的传动销4可位于缺口部231，相较于传动销4固定于凸出部230的布置方式，传动销4位于缺口部231能够使第二挠性片组件25对永磁牵引电机1和车轮组件3受到的振动进行充分的缓冲，进而提高车轮组件3运行的平稳性。

本公开实施方式中还提供一种电力机车转向架，如图4所示，该电力机车转向架可包括构架1、上述任意一项所述的转向架驱动系统2和牵引装置3，其中：

构架1可具有位于构架1的一端的第一缺口10、位于构架1的另一端的第二缺口11及位于第一缺口10和第二缺口11之间的第三缺口12，且第一缺口10和第二缺口11均设有三个呈三角形分布的悬挂部100；转向架驱动系统2的数量可为两套，一套转向架驱动系统2可设于第一缺口10，另一套转向架驱动系统2可设于第二缺口11，且转向架驱动系统2的吊挂件20可悬挂于悬挂部100；牵引装置3可设于第三缺口12，用于连接构架1与电力机车。

本公开实施方式的电力机车转向架及电力机车，该电力机车转向采用上述任意一项所述的转向架驱动系统2，因为转向架驱动系统2结构简单、传动效率也较高，能够同时兼顾速度和载重，所以该电力机车转向架在客运电力机车和货运电力机车中的通用性较好。

下面结合附图对本公开实施方式提供的电力机车转向架的各部件进行详细说明：

如图4和图5所示，构架1可包括焊接而成的侧梁、横梁和端梁，且侧梁、横梁及端梁可形成第一缺口10、第二缺口11和第三缺口12，其中：第一缺口10和第二缺口11可位于构架1的两端，且都能够放置转向架驱动系统2，用来为本申请的电力机车转向架提供动力；第三缺口12可位于构架1的中部，能够放置牵引装置3，该牵引装置3用于连接构架1与电力机车。

如图6和图7所示，转向架驱动系统2的吊挂件20能够悬挂于构架1上，具体而言，吊挂件20能够悬挂于第一缺口10和第二缺口11的悬挂部100上。如前所述，转向架驱动系统2中永磁牵引电机上的吊挂件20的数量为三个、且呈三角形分布，所以第一缺口10和第二缺口11的悬挂部100的数量均为三个，且均呈三角形分布。

因为第一缺口10和第二缺口11相对第三缺口12凸出，所以靠近第三缺口12的悬挂点a相对远离第三缺口12的悬挂点b及悬挂点c位置较低，则与悬挂点a配合的吊挂件20可以为吊臂200，而与悬挂点b及悬挂点c配合的吊挂件20可以为吊杆201，如图7所示，该吊杆201的高度大于吊臂200的高度。

具体而言，吊臂200和吊杆201的端头上均可具有开孔，该开孔中可设有弹性芯轴202。如图5所示，悬挂部100可具有相对设置的支撑块101，则吊臂200和吊杆201的端头可设于两个支撑块101之间，且弹性芯轴202可通过螺纹件等连接件固定在两个支撑块101上，以实现吊臂200及吊杆201与悬挂部100的连接。

该弹性芯轴202具有一定的刚度和弹性，俗称“软关节”，可对转向架驱动系统2和构架1之间的相对运动进行缓冲。举例而言，该弹性芯轴202可以为棱柱结构，从而避免弹性芯轴202与吊臂200及吊杆201端头的开孔产生相对转动，进而使得吊挂件20与构架1的稳固连接。更进一步，如图8所示，弹性芯轴202的外部还可套有橡胶圈203，以更好地对转向架驱动系统2和构架1之间的相对运动进行缓冲。

如图9所示，牵引装置3可包括转臂30、垂直销31、牵引拉杆32和吊绳33，其中：

转臂30的中间部位可设有安装孔300，该安装孔300中能够安装垂直销31，该垂直销31能够与电力机车相连接。

转臂30的端部可具有安装槽301，牵引拉杆32可位于该安装槽301中，且牵引拉杆32的结构可类似于吊挂件20，也就是说，牵引拉杆32可具有相对设置的第一端头320和第二端头321，其中：第一端头320可设于转臂30的安装槽301中，且第一端头320上可设有弹性芯轴202，该弹性芯轴202和安装槽301通过螺栓等连接件固定连接，以实现牵引拉杆32和转臂30的连接；第二端头321上也可设有弹性芯轴202，并通过螺栓等连接件实现牵引拉杆32与构架1的固定。

需要注意的是，如图9所示，牵引拉杆32的数量可以为两个，且两个牵引拉杆32可呈45°倾斜角对称设置，该牵引拉杆32为低位牵引，具有较高的粘着利用率、无磨耗，且结构简单、可靠。

吊绳33的一端可连接牵引拉杆32，另一端可连接构架1或电力机车，在构架1或电力机车发生碰撞等事故时可防止牵引拉杆32掉落，吊绳33的具体结构此处不再详细描述。

如图4所示，本公开实施方式的电力机车转向架还可包括一系悬挂4、二系悬挂5、制动装置6和排石撒砂装置7，其中：

一系悬挂4和二系悬挂5均用来对电力机车转向架的振动进行缓冲，且一系悬挂4可设于第三缺口12的两侧位置，二系悬挂5可设于构架1和转向架驱动系统2的轮轴之间。在不同型号的电力机车转向架中，一系悬挂4和二系悬挂5的结构可保持不变，调整一系悬挂4和二系悬挂5的刚度阻尼参数即可。

制动装置6可设于构架1的端部，用来对电力机车转向架进行制动。该制动装置6可为轮盘式制动装置，且可具有间隙自动调整和弹簧储能制动的功能，制动装置6的具体结构此处不再详细描述。

撒砂装置7可设于构架1的端部，用来向转向架驱动系统2的车轮喷洒砂石，以增大车轮与电力机车轨道之间的摩擦力。如图10所示，该撒砂装置7可具有撒砂管70，且撒砂管70与车轮正对设置。

本公开实施方式中还提供一种电力机车，包括上述任意一项所述的电力机车转向架。举例而言，该电力机车可包括车体，该电力机车转向架可固定于车体的底部，以牵引车体运行。

应当理解的是，本公开不将其应用限制到本说明书提出的部件的详细结构和布置方式。本公开能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本公开的范围内。应可理解的是，本说明书公开和限定的本公开延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本公开的多套可替代方面。本说明书所述的实施方式说明了已知用于实现本公开的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本公开。

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