單軸承結構的重載機車牽引電機的制作方法
【專利摘要】本發明涉及牽引電機，具體為單軸承結構的重載機車牽引電機。解決現有單軸承結構的重載機車牽引電機轉子軸傳動端與齒輪箱動力輸入軸之間的連接結構不合理，以及無法在線更換軸承的問題。該牽引電機轉子軸的傳動端連接有聯軸節，所述聯軸節呈柱狀，沿柱狀聯軸節的軸線開有螺紋通孔，聯軸節的一端端面上設有嚙合齒；轉子軸的傳動端端面開有固定孔，固定孔的軸線與轉子軸的軸線重合；聯軸節的非嚙合齒一端過盈配合插入固定孔。本發明可滿足30噸軸重機車的運用要求，同時可以實現不落車在線更換軸承的功能；大大降低了故障機車牽引電機的維修時間和維修成本，提高了機車運行的正點率和利用率。
【專利說明】
單軸承結構的重載機車牽引電機
技術領域
[0001]本發明涉及牽引電機，具體為單軸承結構的重載機車牽引電機。
【背景技術】
[0002]機車的牽引力受輪轂和軌道間作用限制，為了提高機車單軸牽引力限值，增加機車軸重是最有效和直接的方式。
[0003]美國、澳大利亞、巴西、瑞典等國很早就開始推行鐵路機車重載運輸。自1997年開始，瑞典礦山鐵路軸重由25t提高到30t; 1990年美國所有一級鐵路軸重提高到33t;加拿大一級鐵路從1995年開始也提高到33t;澳大利亞BHP重載鐵路軸重提高到35t，通過國外長期的大軸重機車運行測試，大軸重機車可為鐵路運輸的提高提供可靠保障，同時降低運營維修成本，而我國鐵路機車最大軸重為25t，軸重偏低限制我國鐵路運輸的進一步發展。
[0004]提高了機車軸重，需要電機傳遞的扭矩就越大，而根據電機設計原理，電機的扭矩直接決定電機的體積，因此為了滿足這一大扭矩的要求，牽引電機的體積需增大。但是，受輪對和輪徑的限制空間，機車給定牽引電機的空間有限。為解決自身體積與機車安裝空間有限之間的矛盾，機車牽引電機通常采取無傳動端端蓋的單軸承結構，即在電機安裝時，電機與齒輪箱配合，齒輪箱面充當電機傳動端端蓋，電機與齒輪箱合為一體。
[0005]現有單軸承結構的機車牽引電機存在如下缺陷:
I)牽引電機的轉子軸傳動端與齒輪箱動力輸入軸之間的連接結構不合理，影響機車重軸被驅動扭矩的提高。
[0006]2)更換軸承時，落車、裝車的步驟十分復雜，在更換軸承的過程中，對機車和電機造成人為損傷的風險較高，更換軸承的過程費時、費工、費力，成本高。
[0007]附圖1所示為現有機車牽引電機非傳動端的結構示意圖；它包括機座1、非傳動端端蓋2、轉子3、內封環4、軸承5、軸承擋圈6、內蓋7，測速齒盤8、外蓋9、軸承角圈10。由于機車空間的限制，軸承拆卸過程必須將電機落車方可實現，該電機結構無法實現在線更換軸承的目的。拆卸軸承過程中，需將端蓋和轉子一體與定子脫離，后拆除外蓋9、測速齒盤8、內蓋
7、軸承擋圈6、軸承角圈10，再將端蓋與軸承整體與轉子分離，然后用壓力機工裝將軸承壓出。從以上軸承拆卸過程看來，整個作業步驟繁瑣，并需要專用的工裝由專業人員操作完成，所以電機不僅要落車同時還需要返廠進行更換軸承，整個過程費時費力，成本高昂。
【發明內容】
[0008]本發明解決現有單軸承結構的重載機車牽引電機轉子軸傳動端與齒輪箱動力輸入軸之間的連接結構不合理，以及無法在線更換軸承的問題，提供一種單軸承結構的重載機車牽引電機。
[0009]本發明是采用如下技術方案實現的:單軸承結構的重載機車牽引電機，包括機座、非傳動端端蓋、轉子、軸承、軸承擋圈、軸承角圈；轉子軸的傳動端連接有聯軸節，所述聯軸節呈柱狀，沿柱狀聯軸節的軸線開有螺紋通孔，聯軸節的一端端面上設有嚙合齒;轉子軸的傳動端端面開有固定孔，固定孔的軸線與轉子軸的軸線重合;聯軸節的非嚙合齒一端過盈配合插入固定孔。使用時，該機車牽引電機的傳動端直接與齒輪箱配合，齒輪箱內的主動齒輪的一端端面也設有嚙合齒，使聯軸節上的嚙合齒與齒輪箱內主動齒輪的嚙合齒相嚙合，用一個緊固螺栓同時穿過主動齒輪的軸孔和聯軸節的螺紋通孔，而將聯軸節和主動齒輪連為一體，從而完成牽引電機與齒輪箱之間的傳動連接。
[0010]還包括封蓋、軸承座、軸頭蓋板;軸承座上的軸承孔為從外向內(這里的內、外是指電機的內、外)漸縮的一級階梯孔;軸承的外圈頂住軸承座的軸承孔的階梯面，并與軸承座的軸承孔過盈配合，軸承的內圈頂住轉子軸的軸肩并與轉子軸過盈配合;非傳動端端蓋上的軸承座孔為從外向內漸縮的一級階梯孔，軸承座的內側端面頂住非傳動端端蓋的軸承座孔的階梯面并與階梯座孔過渡配合，軸承座的內側端的軸承孔壁有徑向延伸出的且與轉子軸或軸承的內圈間隙配合的密封擋環;軸承角圈與轉子軸過盈配合;軸承擋圈的內側端面設有凸環，凸環的外環面與軸承座的軸承孔過渡配合且凸環的端面與軸承的外圈接觸，軸承擋圈的內側端面與軸承座的外側端面接觸并用螺栓將軸承擋圈與軸承座固定，軸承擋圈的內圈壁設有從外向內漸縮的一級階梯;軸頭蓋板的內側端面與軸承角圈相接觸且其(軸頭蓋板)外環面、內側端面分別與軸承擋圈的內圈壁、階梯面間隙配合，并用螺栓將軸頭蓋板固定于轉子軸端面;封蓋的內側端面設有定位凸環，定位凸環的外環面與非傳動端端蓋的軸承座孔過渡配合且定位凸環的端面與軸承座的外側端面接觸，封蓋與非傳動端端蓋之間螺栓固定;其中封蓋、軸頭蓋板、軸承擋圈、軸承座上均布有頂絲孔。
[0011]本發明通過重新設計牽引電機與齒輪箱之間的連接部件一一聯軸節的結構，給出了一種能傳遞大扭矩的牽引電機，使牽引電機輸出最大扭矩可達13000ΝΠ1，承受短時50000Nm的短路沖擊負載，可滿足30噸軸重機車的運用要求，實現我國30噸大軸重機車牽引電機技術的首次突破。同時可以實現不落車在線更換軸承的功能；與現有的機車牽引電機結構比較，其引入了帶有拆卸頂絲孔的軸承座，軸承裝配于軸承座中，且帶有軸承的軸承座在拆卸過程中不會受到端蓋軸向的干涉；同時，軸承座、軸承擋圈和軸頭蓋板的獨特結構設計，保證了軸承兩側的軸承室的相對密封，避免軸承潤滑油的泄漏;結構設計新穎獨特。大大降低了故障機車牽引電機的維修時間和維修成本，提高了機車運行的正點率和利用率。
【附圖說明】
[0012]圖1為現有單軸承結構的牽引電機非傳動端的局部結構示意圖；
圖2為本發明所述單軸承結構的重載機車牽引電機的整體結構示意圖(非傳動端為現有結構)；
圖3為圖2的使用狀態圖；
圖4為本發明改進后的非傳動端的局部結構放大圖；
圖5為聯軸節的結構示意圖。
[0013]圖中:I一機座，2—非傳動端端蓋，3 —轉子，4 一內封環，5 —軸承，6—軸承擋圈，6 一 I 一凸環，7 —內蓋，8 —測速齒盤，9 一外蓋，I O-軸承角圈，11 一封蓋，11 一 I 一定位凸環，14 一軸頭蓋板，16—軸承座，16 — I 一密封擋環，21—聯軸節，21 — I 一嚙合齒，21 — 2—平衡盤，22 —主動齒輪，23 —緊固螺栓，26 —固定工裝，27 —橡膠墊，28 —固定工裝螺栓。
【具體實施方式】
[0014]單軸承結構的重載機車牽引電機，包括機座1、非傳動端端蓋2、轉子3、軸承5、軸承擋圈6、軸承角圈10;轉子軸的傳動端連接有聯軸節21，所述聯軸節呈柱狀，沿柱狀聯軸節的軸線開有螺紋通孔，聯軸節的一端端面上設有嚙合齒21 — I;轉子軸的傳動端端面開有固定孔，固定孔的軸線與轉子軸的軸線重合;聯軸節的非嚙合齒一端過盈配合插入固定孔。具體實施時，該牽引電機還包括與機座I固定連接的固定工裝26、橡膠墊27、固定工裝螺栓28 ο如圖2所示，總裝完成后，在聯軸節與固定工裝26之間墊橡膠墊27，避免聯軸節21受損，然后用固定工裝螺栓28將組裝好的電機與固定工裝固定牢固，即用固定工裝螺栓28將固定工裝26與聯軸節21固定，使固定工裝充當電機的傳動端支承，防止電機在運輸過程中定、轉子之間發生徑向和軸向移動。使用時，如圖3所示，該機車牽引電機的傳動端直接與齒輪箱配合，齒輪箱內的主動齒輪22的一端端面也設有嚙合齒，使聯軸節上的嚙合齒與齒輪箱內主動齒輪的嚙合齒相嚙合，用一個緊固螺栓23同時穿過主動齒輪的軸孔和聯軸節的螺紋通孔，而將聯軸節和主動齒輪連為一體，從而完成牽引電機與齒輪箱之間的傳動連接。具體實施時，聯軸節21的嚙合齒一端的柱面上有徑向延伸出的平衡盤21 — 2，以改善轉子的旋轉平衡性。
[0015]單軸承結構的重載機車牽引電機還包括封蓋11、軸承座16、軸頭蓋板14;軸承座16上的軸承孔為從外向內漸縮的一級階梯孔;軸承5的外圈頂住軸承座16的軸承孔的階梯面，并與軸承座16的軸承孔過盈配合，軸承5的內圈頂住轉子軸的軸肩并與轉子軸過盈配合;非傳動端端蓋2上的軸承座孔為從外向內漸縮的一級階梯孔，軸承座16的內側端面頂住非傳動端端蓋的軸承座孔的階梯面并與階梯座孔過渡配合，軸承座16的內側端的軸承孔壁有徑向延伸出的且與轉子軸或軸承5的內圈間隙配合的密封擋環16 — I;軸承角圈10與轉子軸過盈配合;軸承擋圈6的內側端面設有凸環6 — I，凸環的外環面與軸承座16的軸承孔過渡配合且凸環的端面與軸承5的外圈接觸，軸承擋圈6的內側端面與軸承座的外側端面接觸并用螺栓將軸承擋圈與軸承座固定，軸承擋圈6的內圈壁設有從外向內漸縮的一級階梯;軸頭蓋板14的內側端面與軸承角圈10相接觸且其外環面、內側端面分別與軸承擋圈6的內圈壁、階梯面間隙配合，并用螺栓將軸頭蓋板14固定于轉子軸端面;封蓋11的內側端面設有定位凸環11 一 I，定位凸環11 一I的外環面與非傳動端端蓋2的軸承座孔過渡配合且定位凸環的端面與軸承座16的外側端面接觸，封蓋11與非傳動端端蓋2之間螺栓固定;其中封蓋11、軸頭蓋板14、軸承擋圈6、軸承座16上均布有頂絲孔。軸承座16有四個均布的MlO頂絲孔，用于拆卸軸承座用。
[0016]一、拆卸軸承步驟
①拆卸封蓋U。首先拆除封蓋11的安裝螺栓，封蓋與端蓋2采用間隙配合安裝，再通過封蓋上的頂絲孔將封蓋拆除。
[0017]②拆卸軸頭蓋板14O拆除軸頭蓋板安裝螺栓，再通過頂絲孔將軸頭蓋板拆除。
[0018]③拆卸軸承擋圈6。拆除軸承擋圈的安裝螺栓，軸承擋圈與軸承座16采用過渡配合安裝，再通過頂絲孔將軸承擋圈拆除。
[0019]④拆卸軸承角圈10。軸承角圈與轉子軸采用過盈配合安裝，拆卸前需將軸承角圈使用加熱裝置進行加熱，后進行拆除。
[0020]⑤拆卸軸承座軸承套件。軸承座同端蓋采用過渡配合安裝，通過軸承座16上頂絲孔將軸承座連帶軸承同時拆卸。
[0021]⑥拆除軸承內圈。軸承內圈與轉子軸采用過盈配合安裝，拆卸前加熱軸承內圈，后進行拆除。
[0022]⑦分離軸承座和軸承。軸承座與軸承外圈采用過盈配合。使用拆卸工裝與推力栗將軸承外圈與軸承座分離。
[0023]二、重新安裝軸承
①軸承壓裝。使用壓裝工裝和推力栗將軸承外圈壓裝進軸承座。
[0024]②熱套軸承內圈。
[0025]③加熱端蓋上與軸承座配合位置，在將已裝配有軸承的軸承座安裝于端蓋。
[0026]④熱套軸承角圈并安裝。
[0027]⑤安裝軸承擋圈。
[0028]⑥安裝軸頭蓋板。
[0029]⑦安裝封蓋。
【主權項】
1.一種單軸承結構的重載機車牽引電機，包括機座(I)、非傳動端端蓋(2)、轉子(3)、軸承(5)、軸承擋圈(6)、軸承角圈(10);其特征在于轉子軸的傳動端連接有聯軸節(21)，所述聯軸節呈柱狀，沿柱狀聯軸節的軸線開有螺紋通孔，聯軸節的一端端面上設有嚙合齒(21 —I);轉子軸的傳動端端面開有固定孔，固定孔的軸線與轉子軸的軸線重合;聯軸節的非嚙合齒一端過盈配合插入固定孔。2.根據權利要求1所述的單軸承結構的重載機車牽引電機，其特征在于聯軸節(21)的嚙合齒一端的柱面上有徑向延伸出的平衡盤(21 — 2)。3.根據權利要求1或2所述的單軸承結構的重載機車牽引電機，其特征在于還包括與機座(I)固定連接的固定工裝(26)、橡膠墊(27)、固定工裝螺栓(28)，在聯軸節與固定工裝(26)之間墊橡膠墊(27)，用固定工裝螺栓(28)將固定工裝(26)與聯軸節(21)固定并壓緊橡膠墊(27)。4.根據權利要求1或2所述的單軸承結構的重載機車牽引電機，其特征在于，還包括封蓋(11)、軸承座(16)、軸頭蓋板(14);軸承座(16)上的軸承孔為從外向內漸縮的一級階梯孔;軸承(5)的外圈頂住軸承座16的軸承孔的階梯面，并與軸承座(16)的軸承孔過盈配合，軸承(5)的內圈頂住轉子軸的軸肩并與轉子軸過盈配合;非傳動端端蓋(2)上的軸承座孔為從外向內漸縮的一級階梯孔，軸承座(16)的內側端面頂住非傳動端端蓋的軸承座孔的階梯面并與階梯座孔過渡配合，軸承座(16)的內側端的軸承孔壁有徑向延伸出的且與轉子軸或軸承(5)的內圈間隙配合的密封擋環(16 — I);軸承角圈(10)與轉子軸過盈配合;軸承擋圈(6)的內側端面設有凸環(6 — I)，凸環的外環面與軸承座(16)的軸承孔過渡配合且凸環的端面與軸承(5)的外圈接觸，軸承擋圈(6)的內側端面與軸承座的外側端面接觸并用螺栓將軸承擋圈與軸承座固定，軸承擋圈(6)的內圈壁設有從外向內漸縮的一級階梯；軸頭蓋板(14)的內側端面與軸承角圈(10)相接觸且其外環面、內側端面分別與軸承擋圈(6)的內圈壁、階梯面間隙配合，并用螺栓將軸頭蓋板(14)固定于轉子軸端面;封蓋(11)的內側端面設有定位凸環(11 一I)，定位凸環(11 一I)的外環面與非傳動端端蓋(2)的軸承座孔過渡配合且定位凸環的端面與軸承座(16)的外側端面接觸，封蓋(11)與非傳動端端蓋(2)之間螺栓固定;其中封蓋(11)、軸頭蓋板(14)、軸承擋圈(6)、軸承座(16)上均布有頂絲孔。5.根據權利要求4所述的單軸承結構的重載機車牽引電機，其特征在于，軸承座(16)有四個均布的Ml O頂絲孔。
【文檔編號】H02K5/16GK106059189SQ201610598670
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月27日 公開號201610598670.7, CN 106059189 A, CN 106059189A, CN 201610598670, CN-A-106059189, CN106059189 A, CN106059189A, CN201610598670, CN201610598670.7
【發明人】張培軍, 李沛, 陽詠梅, 張旋
【申請人】中車永濟電機有限公司