电磁离合器在公铁车动力走行部中的应用

辛飞飞，魏德勇，赵峰强，汪文杰

（中车青岛四方车辆有限公司，山东青岛266111）

电磁离合器在公铁车动力走行部中的应用

辛飞飞，魏德勇，赵峰强，汪文杰

（中车青岛四方车辆有限公司，山东青岛266111）

针对高速运行、低速作业的公铁两用接触网放线车的使用要求，首次将电磁离合器应用于公铁车动力走行部齿轮箱传动中。完成了公铁两用接触网放线车齿轮箱设计，解决了接触网放线车走行部的高速运行和低速作业工况的转换问题。

公铁车动力走行部；电磁离合器；齿轮箱；高低速转化

公铁两用接触网放线车，主要用于接触网放线、线路维护及接触网监测等工作。根据接触网放线车技术规格书设计要求，该公铁车需具备高速运行和低速作业两种车速。最高运行速度80 km／h，低速作业时运行速度0～6 km／h。

该公铁两用接触网放线车走行部采用液压马达驱动的传动方式，为实现两种车速，整车采用了两套液压系统的驱动方案，即低速液压系统驱动和高速液压系统驱动两种方案。该公铁车分为前、后两个不同转速的动力走行部。前动力走行部为低速马达驱动，作为低速运行放线作业时的动力走行部。后动力走行部为高速马达驱动，作为高速运行时的动力走行部。放线车走行部布置图见图1。

图1 放线车走行部布置图

1 方案分析

为解决走行部高低速液压系统驱动切换问题，实现接触网放线车高速运行和低速作业的转化，做出2种解决方案：（1）机械式手动换挡机构；（2）采用电磁离合器实现动力切换。考虑到公铁车走行部体积小，车下空间有限及现有技术的制约，公铁两用接触网放线车采用了第2种方案，将电磁离合器应用到齿轮箱中，通过电控的方式，实现公铁车走行部由动力向非动力的切换，完成高低速转换。

该公铁车走行部传动方式为：低速液压马达（高速马达）—齿轮箱传动—车轴。电磁离合器安装在齿轮箱内部，齿轮箱输出轴为车轴。电磁离合器将液压马达输出扭矩传递给小齿轮，再通过大齿轮的啮合将力矩传递到车轴实现轮轴的运动。

2 电磁离合器工作原理及齿轮箱设计

2.1 电磁离合器工作原理

离合器是主、从动部分在同轴线上传递动力或运动时，具有结合和分离功能的装置。离合器可以实现机械的启动、停车、齿轮箱的速度变换、传动轴间在运动中同步和异步的要求。电磁离合器是靠线圈的电磁力操纵的离合器，具有启动力矩大，动作反应快，结合迅速，便于实现自动控制等优点。

根据放线车实际工况，马达输出轴传递扭矩最大为933 N·m，选用传递最大扭矩为1 100 N·m的常开型多片式电磁离合器。电磁离合器如图2所示。

图2 电磁离合器图

2.2 齿轮箱原理

图3为齿轮箱工作原理图。马达通过花键与齿轮轴连接输出动力，电磁离合器带有摩擦片的主体一端通过平键固定在齿轮轴上离合器侧端法兰与小齿轮通过螺栓连接，小齿轮通过两端轴承支承在齿轮轴；大齿轮通过胀紧套安装在车轴上。

图3 齿轮箱工作原理

马达工作时电磁离合器得电，离合器摩擦片吸合，此时小齿轮与齿轮轴同步运动，通过与大齿轮的啮合将动力传递给车轴，实现了走行部的驱动。马达不工作时电磁离合器失电，摩擦片分离，齿轮轴无运动，小齿轮在大齿轮的驱动下做空转运行，此刻小齿轮与齿轮轴实现异步工作，动力走行部变为非动力走行部。

2.3 高低速切换原理

如图1所示，整车前后两个不同转速的动力走行部，前走行部和后走行部。低速放线时，低速马达工作，低速齿轮箱中电磁离合器通电，摩擦片吸合，动力由低速马达传递到轮轴，完成前走行部的驱动；同时后走行部高速马达不工作，高速齿轮箱中电磁离合器处于断电状态，小齿轮在轮轴的驱动下做空转运行，此刻后走行部为拖车走行部。高速换挡时，前走行部电磁离合器断电，同时后走行部电磁离合器得电，此时前走行部由动力走行部改为拖车走行部，后走行部变为动力走行部，完成由低速向高速切换动作。

2.4 齿轮箱设计及安装

图4是放线车走行部齿轮箱的总体结构图，该齿轮箱主要有大齿轮、小齿轮、电磁离合器、齿轮轴、液压马达等组成。齿轮箱减速比为3.316，齿轮箱与液压马达之间安装有电磁离合器，通过电磁离合器的通断电，实现液压马达动力的输入与切除。

电磁离合器在齿轮箱应用中的优点分析：

（1）电磁离合器安装在齿轮箱内部，结构紧凑；

（2）电动控制的方式，操作灵活，提高了整车的自动化水平；

（3）解决了手动换挡设备与走行部距离长的难题；

（4）较两档变速箱的手动换档结构形式，解决了停车换挡问题。

图4 齿轮箱组成结构图

3 试验与验证

3.1 单轮对齿轮箱磨合试验

将齿轮箱装配完成后，安装到单条轮对上，按照试验大纲标准对齿轮箱进行低高速速度试验，通过对电磁离合器的通断电试验，验证了电磁离合器能够实现动力的切换，满足使用要求。单轮对齿轮箱磨合试验台如图5所示。

图5 单轮对齿轮箱磨合试验台

3.2 整车线路跑合试验

在自行研制的SYTG21北京西郊线接触网放线车上，对整车进行了走行部线路试验验证。通过整车的线路运行试验，整车能够完成高低速的切换及公铁车走行部由动力向非动力走行部的转化，验证了该电磁离合器在动力走行部齿轮箱中的应用可行性，解决了两套液压驱动系统的切换问题。

4 结束语

单轮对轮轴齿轮箱磨合试验及整车的走行部线路跑合，验证了电磁离合器的功能性和可靠性。电磁离合器在齿轮箱的应用，不仅解决了公铁车高速运行和低速作业工况的转化问题，实现了公铁车走行部由动力向非动力走行部的转化，同时缩小了齿轮箱整体空间。电磁离合器的电动控制切换形式，提高了整车的自动化性能，同时也提高了放线作业公铁车的工作效率，填补了国内公铁车走行装置齿轮箱在高低速切换、动力转换方面的空白。

［1］ 陈耀东，屈力刚，辛 斌，谭 威.湿式多片电磁离合器的应用［J］.沈阳航空工学学院学报，2004.21（2）：63-64，59.

［2］ 葛 延，赵玉良.齿轮箱设计的基本原则［J］.重型机械，2010，（S2）：144-148.

［3］ 成大先.机械设计手册（第2卷）［M］.北京：化学工业出版社.2007.

Application of Electromagnetic Clutch in Road-rail Vehicle Motor Car Bogie

XIN Feifei，WEI Deyong，ZHAO Fengqiang，WANG Wenjie
（Product Development Department，CRRC Sifang Co.，Ltd.，Qingdao 266111 Shandong，China）

Based on the requirements of high-speed movement and low-speed operation for road-rail vehicles，this paper applied electromagnetic clutch in gear box of road-rail vehicle motor car bogie，completed the gear box design of road-rail vehicle motor car bogie，and solved the conversion problem of high-speed movement to low-speed operation.

road-rail vehicle motor car bogie；electromagnetic clutch；gear box；high and low speed conversion

U225

A

10.3969／j.issn.1008－7842.2016.06.12

1008－7842（2016）06－0046－03

9—）女，工程师（

2016－05－17）