架懸式驅動方式
架懸式驅動方式是鐵路機車車輛使用的牽引傳動裝置類型之一,該驅動方式的特點是將牽引電動機安裝在轉向架構架上,牽引電動機的全部重量屬於簧上重量。牽引電動機的重力和輪軌作用力通過一系懸掛傳遞,車輛運行中轉向架構架與輪對之間便產生相對動態位移,為了使牽引電動機輸出的扭矩能夠平穩驅動與之對應的輪對,牽引電動機電樞軸與輪對之間需要採用能適應各方向相對位移的彈性聯軸器,以此作為中間聯結裝置並傳遞扭矩。根據傳動裝置的設計需要和彈性聯軸器的結構差異,彈性聯軸器既可以安裝在牽引電動機與小齒輪(主動齒輪)之間,例如電機空心軸驅動裝置、鼓形齒聯軸器驅動裝置、撓性板聯軸器驅動裝置等;也可以安裝在大齒輪(從動齒輪)與車軸之間,例如輪對空心軸驅動裝置,而聯軸器的位移幅度大小取決於一系懸掛裝置的剛度[1]。架懸式驅動與體懸式驅動都屬於全懸掛式驅動方式,兩者的分別在於架懸式將牽引電動機懸掛在轉向架構架,位於一系懸掛之上及二系懸掛之下;而體懸式將牽引電動機安裝在車體,位於二系懸掛之上。
與傳統的軸懸式驅動方式相比,架懸式驅動方式的主要優點是減輕了簧下重量,牽引電動機全部重量由轉向架構架承擔,而轉向架構架重量又由一系懸掛承擔,並且輪對與牽引電動機之間採用彈性聯接,因軌道不平順和輪軌衝擊所引起的輪對垂向和橫向加速度,不會直接傳遞到牽引電動機和牽引齒輪副,使牽引電動機的工作條件和使用壽命比軸懸式有了大幅改善。此外,採用架懸式驅動的機車車輛在行駛時產生的輪軌動力作用也比軸懸式小得多,減少了對軌道的破壞程度和線路維護保養的工作量,有利於車輛運行品質和車輛運行速度的進一步提高。因此架懸式驅動裝置被廣泛應用於最高速度超過120公里/小時的鐵路機車車輛[2]。
主要類型
輪對空心軸驅動方式
輪對空心軸驅動方式是歷史最悠久的架懸式驅動裝置類型,原理是在車軸外面套了一根同心的空心軸,並且在空心軸和車軸間留有足夠的間隙,允許發生軌道衝擊時車軸的上下運動和通過曲線時的傾斜,空心軸與車軸之間由彈性聯軸器聯接。輪對空心軸驅動方式自二十世紀初在美國問世以來,各國相繼發展出許多各有特色的驅動裝置。最早期的彈性聯軸器主要採用彈簧裝置,彈簧聯軸器在車輪內部與大齒輪相連,並伸入到車輪的幅條間固定在車輪上,彈簧聯軸器可使用螺旋彈簧、鋼板彈簧或橡膠彈簧;典型例子包括美國的威斯汀豪斯驅動裝置(Westinghouse quill drive)、瑞士的賽雪龍彈簧驅動裝置(Sécheron-Federantrieb)及勃朗-包維利彈簧驅動裝置(BBC-Federantrieb)、德國的AEG-克萊諾夫彈簧驅動裝置(AEG-Kleinow-Federtopf-Antrieb)等。
1930年代,隨着歐洲鐵路幹線的電氣化以及快速客運電力機車的發展,又出現了使用關節機構作為彈性聯軸器的輪對空心軸驅動裝置,例如法國的阿爾斯通浮動盤式驅動裝置(La transmission Alsthom à anneau dansant)。