铁道机车车辆牵引传动系统结构
铁道机车车辆牵引传动系统结构
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五． 牵引电机纵向布置——单电机架悬式驱动机构
1. 结构原理图（见 右图）
牵引电动机与齿轮
减速箱连成一体完 全弹性地悬挂在转 向架构架的横梁 上，电机驱动轴经 减速齿轮（锥齿轮） 驱动空心轴，再经 橡胶连杆机构（即 联轴器）将扭矩传 递给轮对。
悬挂在构架上
橡胶弹 性关节
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2. 特点
① 可较大地缩短轴距； ② 两轮对由同一电机驱动——成组驱动，可有效避免轮
连接部位增加2片短直角形膜片， 以增强局部强度。
TD挠性联轴器特点：
优点：无需润滑， 减振好 ， 噪声低， 免 维护。
缺点：T D挠性联轴器工作时金属膜片受力 比较复杂。
驱动力矩使膜片产生拉压应力， 三向变位 补偿产生弯曲应力和高频循环疲劳应力。
膜片材料的力学性能要求非同一般， 需采 用抗高频循环疲劳、 耐锈蚀 、 高弹性的特 殊金属薄片材料。
③ 适用于：运用速度较低的轻轨车辆（有轨电车）， 120km/h以下
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2. 弹性轴悬式驱动机构（160km/h以下）
弹性橡胶关节
六连杆机构 抱轴承 空心车轴
弹性轴悬式驱动机构原理图
①结构
与刚性轴悬式驱动机构相
比，只是在车轴和电动机
牵引电动机 弹性吊挂
抱轴承间加了一根空心 轴，而该空心轴两端通过 弹性元件（六连杆机构及
动车组牵引传动系统
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第四章 动车组牵引传动系统
牵引系统的组成：
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第四章 动车组牵引传动系统
牵引主电路：
由4号车或者6号车的受电弓受电，通过车顶上的特高 压导线，经由VCB后被送到2号车或者6号车的主变压器。 车顶上安装有保护接地装置（EGS），运行中，需要紧急 让变电所区间内的所有车辆停车时，让其动作，使架线接 地短路。EGS的操作必须按照铁道部的规定执行。
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第四章 动车组牵引传动系统
牵引主电路：
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第四章 动车组牵引传动系统
CRH2牵引传动系统基本组成
高压电器设备 高压电器主要作用是完成从接触网到牵引变压器的供电。主要包括： 受电弓、主断路器、避雷器、电流互感器、接地保护开关等。 DSA250 型 受 电 弓 —— 该 受 电 弓 为 单 臂 型 结 构 ， 额 定 电 压 / 电 流 为 25kV/1000A，接触压力70±5N,弓头宽度约1950mm，具有自动降弓功能， 适应接触网高度为5300～6500mm，列车运行速度250km/h。 CB201C-G3 型 主 断 路 器 —— 主 断 路 器 为 真 空 型 ， 额 定 开 断 容 量 为 100MVA ， 额 定 电 流 AC200A ， 额 定 断 路 电 流 3400A ， 额 定 开 断 时 间 小 于 0.06s，采用电磁控制空气操作。 LA204 或 LA205 型 避 雷 器 —— 额 定 电 压 为 AC42kV ， 动 作 电 压 为 AC57kV以下，限制电压为107kV。 TH-2型高压电流互感器——变流比为200/5A，用于检测牵引变压器原 边电流值。 SH2052C型接地保护开关——额定瞬时电流为6000A（15周），电磁控 制空气操作，具有安全连锁。
牵引传动
第7章牵引传动7.1.1受电弓结构组成接触网提供AC 25 kV 电压，该电压通过受电弓收集。
由于高压线路（称为“车顶线”）连接CRH3 列车的两个牵引单元，正常操作中只需要提升一个受电弓收集AC 25 kV 用于整个8 节车厢装置即可。
受电弓由压缩空气驱动。
此外，气动滑板监测系统（自动高速降落装置）可确保在滑板磨损或断裂时通过断开EMERGENCY OFF（紧急停车）回路来使受电弓降落。
受电弓构成如图7-3-2。
1 集电器头8 支持绝缘子2 碳条9 底座3电流连接器装置，集电器10 系统阻尼器4 导杆11下拉臂5 气源12联接杆6 提升装置13电流连接器装置，拐点7 电流连接器装置，基底14上拉臂图7-3-2 受电弓结构受电弓设计为单臂受电弓。
气动系统阻尼器(10) 位于底座(9) 上，阻尼器使下拉臂(11) 段提升和降落，底座固定在支持绝缘子(8) 上。
拉离上拉臂(14) 段会带离集电器头(1) 和它的两个碳条(2)。
受电弓配有气动自动降落装置。
它在滑板断裂时使受电弓降落（还将断开EMERGENCY OFF（紧急停车）回路）。
驱动器的压缩空气供应给滑板防磨损板中的管道。
若滑板断裂时压缩空气逸散，受电弓的风箱驱动器将通过高速降落阀通风。
同时主断路器将被触发，防止因电弧而损坏。
同一地，弓角也受到气动监测，以防损坏。
如果压力线断裂，自动降落装置可通过切断阀被禁用。
受电弓的所有功能都由各自相关的阀控制模块执行和监测。
升弓通过起动按钮连接至阀控制模块的气动管中的电磁阀实现。
升弓时间使用气动供给管中的扼流圈设置。
受电弓的降弓时间和静接触力及自动降落装置的压力开关在阀控制面板上设置。
阀控制模块的压缩空气由MR 管道供应，此外，辅助压缩机还用于在低MR 压力时供列车使用。
7．3．2．2技术参数该受电弓主要的技术参数见表7-3-2。
表7-3-2 受电弓主要技术参数7.2牵引电机7.2.1牵引电机概述CRH3动车组配有16 台牵引电动机，为四极三相异步牵引电机。
CRH2C型动车组牵引传动系统
第四章牵引传动系统第一节动车组牵引传动方式CRH2C型动车组采用交流传动系统，动车组由受电弓从接触网获得AC25kV/50Hz电源，通过牵引变压器、牵引变流器向牵引电机提供电压频率均可调节的三相交流电源（如图4-1所示）。
图4-1 牵引传动系统简图一、牵引工况：受电弓将接触网AC25kV单相工频交流电，经过相关的高压电气设备传输给牵引变压器，牵引变压器降压输出1500V单相交流电供给牵引变流器，脉冲整流器将单相交流电变换成直流电，经中间直流电路将DC2600~3000V的直流电输出给牵引逆变器，牵引逆变器输出电压/频率可调的三相交流电源（电压：0~2300V；频率：0～220Hz）驱动牵引电机，牵引电机的转矩和转速通过齿轮变速箱传递给轮对驱动列车运行（如图4-2所示）。
图4-2 牵引工况传动简图二、再生制动：一方面，通过控制牵引逆变器使牵引电机处于发电状态，牵引逆变器工作于整流状态，牵引电机发出的三相交流电被整定为直流电并对中间直流环节进行充电，使中间直流环节电压上升；另一方面，脉冲整流器工作于逆变状态，中间直流回路直流电源被逆变为单相交流电，该交流电通过真空断路器、受电弓等高压设备反馈给接触网，从而实现能量再生（如图4-3所示）。
图4-3 再生制动工况传动简图三、牵引电机采用三相鼠笼式牵引电机，其轴端设置速度传感器，实时检测电机转速（转子频率），对牵引和制动进行实时控制。
M1车和M2车传动系统独立控制，某动车故障时，故障动车将被隔离，无故障动车可以继续为列车提供动力；当某个基本单元故障时，可通过VCB 切除故障单元，而不会影响其它单元工作。
图4-4 为牵引系统主电路原理图。
第二节牵引系统构成及工作原理CRH2C型动车组牵引传动系统主要由特高压电器设备和主牵引电气系统组成，特高压电器主要作用是完成从接触网到牵引变压器的供电，主要包括：受电弓、主断路器、避雷器、电流互感器、接地保护开关等；主牵引电气系统主要作用是完成交流变频、直流调压、调整牵引电流的大小及相序、输出牵引力等，主要由牵引变压器、四象限变流器、牵引逆变器和牵引电机组成。
1.牵引系统整体介绍
CRH3动车组牵引系统CRH3动车组设计能够在中国既有线路上运行也能够在新修的的客运专线上运行。
列车能够以在新修的客运专线上及其他经确认的区间以300 km/h速度运行，最高实验速度350 km/h。
牵引系统的是基于25 kV AC供电条件下运行设计的。
列车能够在按规定25 kV AC 50Hz 供电的电压、频率的公差范围内运行，当网压超过规定上公差达到31 kV时，列车还能够许诺运行5分钟，可是只能维持动车组有限的性能。
CRH3动车组由8节车组成，为动力分散型，有50%的车轴为驱动轴。
每列车都是由两组彼此对称的牵引单元组成（01车～04车为一组，05车～08车为另一组），通过车顶电缆连接起来。
牵引传动系统由两个相对独立的大体动力单元组成，一个大体动力单元要紧由一台主变压器、两台牵引变流器和四台牵引电机等组成。
在大体动力单元中的电气设备发生故障时，可全数或部份切除该大体动力单元，而不该阻碍到其它动力单元。
两列CRH3动车组能够重联成一列动车组。
在紧急情形下，CRH3动车组能够与牵引机车通过过渡车钩重联。
通过软管连接风源，没有电气联接。
列车运行线路条件：额定电网电压25 kV AC网压范围 kV ～ 29 kV AC最大31 kV ACkV～19 kV 可运行10分钟29 kV～31 kV 可运行5分钟切断限定值31 kV AC断开主断路器额定电网频率50 Hz电网频率的变化范围 Hz ～ Hz动车组编组图：图：牵引动力系统框图PPantograph受电弓ECTEarth current transformer接地电流互感器SA1、SA2Surge arrester电涌放电器（避雷器）TCTraction container牵引变流器LVTLine voltage transformer线电压互感器MTraction motor牵引电动机变压器变流器辅助变流器双辅助变流器制动电阻蓄电池充电机蓄电池牵引轴拖轴MCB Main circuit breaker/Earthswitch主断路器/接地开关RLDSRoof line disconnectingswitch隔离开关LCTLine current transformer线电流互感器VLRVoltage limiting resistor限压电阻器TCT Transformer currenttransformer变压器电流互感器RARoof area车顶区域MTMain transformer主变压器UAUnderfloor area地板下区域动车组牵引是采纳交流传动方式。
第七章 CRH5动车组牵引传动系统
第七章 CRH5型动车组牵引传动系统第一节 概 述CRH5型动车组牵引系统使用交-直-交传动方式，主要由受电弓、主断路器、牵引变压器、牵引变流器及牵引电机组成。
受电弓通过电网接入25kV的高压交流电，输送给牵引变压器，降压成1770V的交流电。
降压后的交流电再输入牵引变流器，逆变成电压和频率均可控制的三相交流电，输送给牵引电机牵引整个列车。
牵引传动系统工作原理示意图如图7-1-1所示。
图7-1-1 牵引传动系统工作原理示意图CRH5型动车组牵引系统主变压器使用油冷方式，牵引变流器使用成熟的IGBT技术。
异步牵引电机的功率为550kW，采用体悬方式，由万向轴传递牵引力。
动车组有两个相对独立的主牵引系统，每个牵引单元配备一个完整的集电、牵引及辅助系统，以实现所需的牵引和辅助电路冗余，其中一个单元由3辆动车加1辆拖车构成（M-M-T-M），另一个单元由2辆动车加2辆拖车构成（T-T-M-M）。
动车组编组及动力设备的配置见图7-1-2。
图7-1-2 牵引设备的布置每个动力单元带有一个主变压器和受电弓。
在正常运行中，每列车只启用1个受电弓。
每个牵引动力单元的牵引设备都由下列设备组成:1．一个高压单元，带受电弓和保护装置；2．一个主变压器；3．两套或三套IGBT水冷技术的主牵引套件；4．四台或六台异步牵引电机，底架悬挂，最大设计负载550kW（轮缘处功率）。
由于每台电机是由一个独立的牵引逆变器驱动的，在同一车辆内轮对间轮径差最大为15mm的情况下，无需减小负载。
每节动车装有两台牵引电机。
正常情况下，两个牵引系统均工作，当一个牵引系统发生故障时，可以自动切断故障源，继续运行。
第二节 牵引传动系统7.2.1 牵引/电制特性（包括技术参数）在正常负载条件下（定员载客）、平直线路、车轮平均磨耗（即车轮直径为850mm）和网压在22.5KV AC-29KV AC范围内电压时，列车的牵引性能如下：1．平均启动加速度（0~40km/h） 0.50m/s2．200km/h 时的剩余加速度 0.11m/s3．220km/h时的剩余加速度 0.09m/s4．250km/h时的剩余加速度 0.05m/s5．平均最大车轮-磨耗粘着系数 0.226．爬行坡度（100%牵引力） 30‰7．在一个牵引变流器故障（80%牵引功率）条件下的爬行坡度>30 ‰；8．在二个牵引变流器故障或一个牵引变压器故障条件下(可获得60% 的牵引功率)的爬行坡度 27‰（连续运行）；30‰（以73km/h速度运行25km）；9．轮周处的最大牵引功率 5500kW；10．轮周处的最大牵引力 302kN；11．轮周处的最大制动功率 5785kW；12．列车在全功率和一半故障条件下的牵引曲线，如图7-2-1所示。
CRH380B型动车组牵引系统资料
3 动力单元
• 在动车组中装有4个完全相同且互相独立的动力单元。每一个动力单 元有一个带牵引控制单元的牵引变流器，以及4个并联的牵引电动机。 • 牵引零部件辅助设备所需的电源由3 AC 440 V / 60 Hz 母线提供， 母线电源由动车组的辅助变流器单元提供。 • 牵引设备箱中控制电源通过总线排从蓄电池中获得。
2.2.2 牵引变压器主要保护功能
主变压器具有过流监控和保护功能，变压器的流入和流出侧均设置的 电流互感器，当发生变压器过流或差流故障时，通过断开主断路器对 主变压器进行保护。
TCL 原边电流互感器 ECT 接地回路互感器
2.2.3 变压器油的用途
• • • • 提供导线同绕组间的绝缘及与接地部件的绝缘。 提高油浸纸的电介质强度 消除飞弧。 接收、积累和传输变压器内产生的热量（即损耗）
2.1.2 主断路器
每列动车组配置了两个主断路器，安装在每节变压器车车顶端部位置。 主断路器不但用来开关动力单元的运行电流，也可以用来切断故障情况下 的过流以及短路电流。
2.1.3 接地开关
每个主断路器旁边，一个单独底座上安装了接地开关，接地隔离开关 具有防止短路和全列车接地的功能。
2.1.4 车顶电缆隔离开关
2.1.6 电压互感器
电压互感器与一个受电弓连接，用于测量和监视电网接触线的电压，它 有两个次级绕组，把电压信号送到各个牵引变流器中，互感器位于受电弓与主 断路器之间。
2.1.7 电流互感器
第六章-CRH2-型动车组牵引传动系统
第六章 CRH2 型动车组牵引传动系统第一节概述一、CRH2 牵引传动系统基本组成CRH2 动车组牵引传动系统主要由受电弓（包括高压电器设备）、牵引变压器、四象限变流器、牵引逆变器和牵引电机组成。
1．高压电器设备高压电器主要作用是完成从接触网到牵引变压器的供电。
主要包括：受电弓、主断路器、避雷器、电流互感器、接地保护开关等。
CRH2 动车组采用 DSA250 型受电弓。
该受电弓为单臂型结构，额定电压/电流为 25kV/1000A，接触压力 70±5N,弓头宽度约 1950mm，具有自动降弓功能，适应接触网高度为 5300～6500mm，列车运行速度 250km/h。
CRH2 动车组采用 CB201C-G3 型主断路器。
主断路器为真空型，额定开断容量为 100MVA，额定电流 AC200A，额定断路电流 3400A，额定开断时间小于 0.06s，采用电磁控制空气操作。
CRH2 动车组采用 LA204 或 LA205 型避雷器。
额定电压为 AC42kV （RMS），动作电压为 AC57kV 以下（V1mA，DC），限制电压为107kV。
由氧化锌（ZnO）为主的金属氧化物组成,是非线性高电阻体的无间隙避雷器。
CRH2 动车组采用 TH-2 型高压电流互感器。
变流比为 200/5A，用于检测牵引变压器原边电流值。
CRH2 动车组 SH2052C 型接地保护开关。
额定瞬时电流为6000A（15 周），电磁控制空气操作，具有安全连锁。
2．牵引变压器 CRH2 动车组采用的是 TM210 型牵引变压器，一个基本动力单元 1 个，全列共计 2 个。
采用壳式结构、车体下吊挂、油循环强迫风冷方式。
具有 1 个原边绕组（25kV,3060kVA）、 2 个牵引绕组（1500V，2×1285kVA），一个辅助绕组（400V，490kVA）。
3．牵引变流器 CRH2 动车组采用的是 CI11 型牵引变流器，一个基本动力单元 2 个，全列共计 4 个。
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体悬式：电机全部或大部分悬挂在车体上，电机重量属于二系 以上。牵引电机与轮对之间需通过联轴器传递力矩，适用于 200km/h以上的高速动车组。 整理ppt
轴悬式
轴悬式电机一端支在车轴上，另一端整尾理部pp吊t 挂 在转向架构架上，电机与 轮对无联轴器，直接进行力矩传递。此方式一系簧下重量大，只适用于 低速。
其运动范围为：
径向跳动量最大值约12mm； 轴向跳动量最大值约10mm。
整理ppt
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WN
联 轴 节 的 具 体 结 构
pinion半联轴节
Sle整ev理ep外pt 筒
中间隔板
（外齿轴套）
（内齿套筒）
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整理ppt
② 运动分析
整理ppt 40
具体结构剖视图
齿形剖面 ——鼓形齿
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③ 特点 • 簧下死重量小（电机重量全部悬挂于构架横梁上成为 簧上重量，但牵引齿轮和齿轮箱之重量的一半仍然属 于簧下死重量），减小了轮轨间的动作用力； • 同时大大改善了牵引电动机的工作条件； • 但牵引齿轮的工作条件并未得到改善； • 且与刚性轴悬式驱动装置相比，结构稍复杂，但与其 它架悬式结构相比，结构要简单得多。
架悬式
电机全部悬挂在构架上，电机重量整属理于pp簧t 上部分。 牵引电机与轮对之间需通过联轴器传递力矩，适用于200km/h 以下的高速动车组。
体悬式：
以半体悬悬挂方式吊挂 在车体和转向架构架， 通过轮对空心轴六连杆 弹性传动机构、单边刚 性直齿轮驱动车轮。
体悬式：电机全部或大部分悬挂在车体整上理，ppt电机重量属于二系 以上。牵引电机与轮对之间需通过联轴器传递力矩，适用于200km/h以上的高速
橡胶关节）与左右车轮相
连。而大齿轮与空心轴固
构架
结在一起。
②特点
车轴齿轮箱 与刚性轴悬式驱动机构基
小齿轮 本相同，只是轮轨动作用
大齿轮
力经弹性元件缓冲后再传
给齿轮和电动机，但结构
整理ppt
比较ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ杂。
由于空心轴弹性联轴器偏心转动，易带来附加垂向动载荷，对于高速运行存在弊32病。
弹性联轴器（橡胶柱销套六连杆结构）
第5章 牵引驱动装置
思考题：
❖ 1）轮对空心轴驱动装置中的六连杆机构具 有哪些方向的变位能力？
❖ 2）鼓形齿式联轴器与金属挠性板联轴器产 生变位的基本工作原理有何不同？它们的 变位能力受什么限制？
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第5章 牵引驱动装置的安装形式
一．作用
将牵引电动机的扭矩有效地转化为转向架轮对转矩， 利用轮轨的粘着机理，驱使车辆沿着钢轨运行。 (通过驱动装置将驱动力传递给轮对产生牵引力）
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3. 牵引电动机体悬式驱动（略）
其中：现代轻轨车辆和地铁车辆转向架大多采用挠性 浮动齿式联轴节式架悬式驱动机构；而旧的轻轨车辆 转向架常常采用纵向布置的单电机架悬式驱动机构。 轴悬式：电机一端支在车轴上，另一端尾部吊挂 在 转向架构架上，电机与轮对无联轴器，直接进行力矩 传递。此方式一系簧下重量大，只适用于低速。
③ 适用于：运用速度较低的轻轨车辆（有轨电车）， 120km/h以下
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2. 弹性轴悬式驱动机构（160km/h以下）
弹性橡胶关节
六连杆机构 抱轴承 空心车轴
弹性轴悬式驱动机构原理图
①结构
与刚性轴悬式驱动机构相
比，只是在车轴和电动机
牵引电动机 弹性吊挂
抱轴承间加了一根空心 轴，而该空心轴两端通过 弹性元件（六连杆机构及
动车组。
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三．牵引电机横向布置——轴悬式驱动机构 (刚性、弹性）
1. 刚性轴悬式驱动机构
① 结构原理图（见下图）
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大齿轮 轮对
抱轴承
构架 弹性吊挂
小齿轮 牵引电机 弹性吊挂
构架
车轴齿轮箱
刚性轴悬式驱动 机构工作原理图
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横向安装的牵引电机的抱轴承
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② 特点 结构简单，检修方便； 簧下死重量大——电机和驱动齿轮箱的重量之半属簧下 死重量，轮轨间的动作用力很大（且速度越高，轮轨动 作用力越大）； 牵引电机、轴承和牵引齿轮等工作条件恶劣； 由于其驱动扭转弹性很差，往往造成集电器过载甚至损 坏。
二．结构形式
通常有轴悬式、架悬式和体悬式之分。而在城轨车辆 上通常采用如下形式：
1. 牵引电动机横向布置
轴悬式驱动 电机空心轴架悬式驱动
轮对空心轴架悬式驱动 挠性浮动齿式联轴节式架悬式驱动 单电机弹性轴悬式驱动
2. 牵引电动机纵向布置
单电机架悬式驱动(全弹性驱动) 对角配置的万向轴驱动(架悬式)
整理ppt
整理ppt 42
鼓形齿联轴器特点：
❖ 鼓形齿联轴器的外齿轴套可在内齿外套内轴向浮 动， 在电机轴伸和小齿轮轴伸间留有间隙， 以适 应电机和 车轴间相对的横向变位。
运动：
可实现电机输出轴相对于（小）齿轮输入轴间的相 互跳动和转动，且运动很灵活，运动阻力很小，同时能 平顺传递电机驱动扭矩。在运动过程中，两个外筒就像 “树叶一样”漂浮在半联轴节的齿顶上——这就是“浮动” 一词的来历。同时电机输出轴和齿轮输入轴间除传 递扭矩之外也没有任何约束，再加上中间隔板两边设有 弹簧或橡胶，属于“挠性”连接。
❖ 驱动装置中的联轴器所起的基本作用为：
1）同心轴间力矩传递； 2）适应轴间的径向、轴向及偏角三向变位； 3）提供驱动轴系必要的弹性，以降低传动噪声； 4）为驱动装置总成的装配带来便利。
整理ppt
挠性浮动齿式联轴节
1
2
结构：
由半联轴节（外齿轴套）、外筒（内齿套筒）和中间隔 板等组成。半联轴节的外齿和外筒的内齿始终相互啮合, 传递驱动扭矩。
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四． 牵引电机横向布置——架悬式驱动装置 1. 挠性浮动齿式联轴节架悬式驱动装置
① 结构原理图（见下图）
牵引电机悬吊
牵引电动机横向布置——挠性浮动整齿理p式pt 联轴节架悬式驱动装置结构原理图
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挠性浮动齿式联轴节架悬式驱动装置结构示意图
驱动轮对 牵引电动机 构架 齿轮箱吊挂 牵引齿轮箱
牵引整理电p机pt 悬挂
WN 联轴节
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挠性浮动齿式联轴节架悬式驱动装置结构图
连接构架
齿轮箱 安全索 连接构架
弹性吊杆 安全凸缘 联整轴理节ppt 电动机速度 牵引电动机
（安装在构架）
传感器
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深圳地铁一号线长客车辆转向架驱动装置
整理ppt 36
深圳地铁一号线株机车辆转向架驱动装置
整理ppt 37