架悬式驱动方式
架悬式驱动方式是铁路机车车辆使用的牵引传动装置类型之一,该驱动方式的特点是将牵引电动机安装在转向架构架上,牵引电动机的全部重量属于簧上重量。牵引电动机的重力和轮轨作用力通过一系悬挂传递,车辆运行中转向架构架与轮对之间便产生相对动态位移,为了使牵引电动机输出的扭矩能够平稳驱动与之对应的轮对,牵引电动机电枢轴与轮对之间需要采用能适应各方向相对位移的弹性联轴器,以此作为中间联结装置并传递扭矩。根据传动装置的设计需要和弹性联轴器的结构差异,弹性联轴器既可以安装在牵引电动机与小齿轮(主动齿轮)之间,例如电机空心轴驱动装置、鼓形齿联轴器驱动装置、挠性板联轴器驱动装置等;也可以安装在大齿轮(從動齒輪)与车轴之间,例如轮对空心轴驱动装置,而联轴器的位移幅度大小取决于一系悬挂装置的刚度[1]。架悬式驱动与體懸式驅動都属于全悬挂式驱动方式,两者的分别在于架悬式将牵引电动机悬挂在转向架构架,位于一系悬挂之上及二系悬挂之下;而体悬式将牵引电动机安装在车体,位于二系悬挂之上。
与传统的轴悬式驱动方式相比,架悬式驱动方式的主要优点是减轻了簧下重量,牵引电动机全部重量由转向架构架承担,而转向架构架重量又由一系悬挂承担,并且轮对与牵引电动机之间采用弹性联接,因轨道不平顺和轮轨冲击所引起的轮对垂向和横向加速度,不会直接传递到牵引电动机和牵引齿轮副,使牵引电动机的工作条件和使用寿命比轴悬式有了大幅改善。此外,采用架悬式驱动的机车车辆在行驶时产生的轮轨动力作用也比轴悬式小得多,减少了对轨道的破坏程度和线路维护保养的工作量,有利于车辆运行品质和车辆运行速度的进一步提高。因此架悬式驱动装置被广泛应用于最高速度超过120公里/小时的铁路机车车辆[2]。
主要类型
轮对空心轴驱动方式
轮对空心轴驱动方式是历史最悠久的架悬式驱动装置类型,原理是在车轴外面套了一根同心的空心轴,并且在空心轴和车轴间留有足够的间隙,允许发生轨道冲击时车轴的上下运动和通过曲线时的倾斜,空心轴与车轴之间由弹性联轴器联接。轮对空心轴驱动方式自二十世纪初在美国问世以来,各国相继发展出许多各有特色的驱动装置。最早期的弹性联轴器主要采用弹簧装置,弹簧联轴器在车轮内部与大齿轮相连,并伸入到车轮的幅条间固定在车轮上,弹簧联轴器可使用螺旋弹簧、钢板弹簧或橡胶弹簧;典型例子包括美国的威斯汀豪斯驱动装置(Westinghouse quill drive)、瑞士的赛雪龙弹簧驱动装置(Sécheron-Federantrieb)及勃朗-包维利弹簧驱动装置(BBC-Federantrieb)、德国的AEG-克莱诺夫弹簧驱动装置(AEG-Kleinow-Federtopf-Antrieb)等。
1930年代,随着欧洲铁路干线的电气化以及快速客运电力机车的发展,又出现了使用关节机构作为弹性联轴器的轮对空心轴驱动装置,例如法国的阿尔斯通浮动盘式驱动装置(La transmission Alsthom à anneau dansant)。