第一章 驱动装置的基本原理和设计要求

一、驱动装置的基本原理

驱动装置是机车、动车和电车的核心部件,为了适应其牵引力和速度的要求,原动机的输出通过一组变速和传动机构传送到轮对上,这些机构都属于驱动装置。

驱动装置的功能:

(1)不影响原动机原有的运动。

(2)转换原动机的速度和扭矩。

(3)原动机与轮对间传递扭矩的弹性连接。

(4)允许原动机和轮对之间的垂向、横向和角位移。

(5)保证车辆良好的走行品质。

驱动装置功能就是要在满足机车、动车和电车的牵引力、速度和运行品质的条件下传递扭矩。

旧式机车的车架弹性地支撑在轮对上,轮对与车架由牵引装置来传动;而现代机车的车体均支撑在转向架构架上,由转向架构架弹性地支承在轮对上,一般在两侧通过纵向刚度很大的定位牵引装置,将轮周的牵引力传递到转向架构架上,再通过牵引装置将牵引力传到车体上去。在机车运行时,轮对上作用着动态和静态的力,其大小主要取决于机车各部件的质量,轮对与转向架的构架、车体与转向架构架之间的弹性以及轮对与轨道上部建筑之间的弹性。为了取得较小的横向力,轮轴与转向架构架之间的连接应具有一定的弹性,两轴以上的转向架,由于通过曲线的要求,轮对相对于转向架应具有一定的横动量。装有二系悬挂的机车转向架和车体示意图如图1-1-1所示。

图1-1-1 装有二系悬挂的机车转向架和车体示意图

转向架构架与车体之间二系悬挂较之一系悬挂在垂向应具有较大的弹性挠度,其挠度一般随着速度的提高而增加。机车速度在200km/h以下,一般情况下,一、二系总挠度速度每增加1km/h弹性挠度约增加1mm。为了取得良好的运行品质,车轴的弹簧的弹性要适应车辆质量的分配以控制垂直振动。轮对相对于转向架构架,应在轮对纵轴线的铅垂面内进行垂直位移、角位移和横向位移,这是机车走行部分的基本要求。可以通过建立机车数学、力学模型进行计算,并通过实践经验,选择合理的参数。

机车振动的一般方程式为

式中 M——惯性矩阵;

D——阻尼矩阵;

K——刚度矩阵;

F——外扰力矩阵;

q——广义坐标;

i——1,2,…n,自由度数。