TY270型隧道牵引车车轴齿轮箱的设计

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太原轨道交通装备有限责任公司在 2008年设计、制造了用于隧道施工、维修、保养的隧道牵引机车。该隧道牵引车要求具有较理想的牵引性能(最大牵引力为 50 kN，5/1 000坡道牵引 90 t的运行速度达 4Okm/h以上)、起步平稳、加速快、换档冲击孝制动性能好，同时需满足最小曲线通过半径 30 m、轨距 900mm、轴距 2 600 mm的要求，另外，还需在隧道内有积水达 400 mm的情况下正常工作。

隧道牵引车的动力系统是由发动机和变速箱带动传动轴，通过车轴齿轮箱将动力传递到轮对，从而实现整车的运行，其中发动机、变速箱采用的都是国外原装进 口的产品，而车轴齿轮箱是由太原轨道公司自主开发研制的，本文重点介绍其研发过程 。

1 隧道牵引车车轴齿轮箱的总体结构及主要技术参数1.1 车轴齿轮箱总体结构车轴齿轮箱主要由上箱体、下箱体、输入轴、中间轴、输出轴、润滑系统、拉杆装配等部分组成，如图1所示。

1.2 车轴齿轮箱主要技术参数车轴齿轮箱主要技术参数如下：轴重 P (t)： 13；轮径 D (mm)： 760；输入功率 P(kW)： 47；输入最高转速 n(r·min )： 1 365；圆柱齿轮减速比： 43/212.048；弧齿锥齿轮减速比： 44/212.095；总减速 比： 4.29。

2 车轴齿轮箱的设计及主要部件的结构特点隧道牵引车为两轴车，每个车轴上都悬挂有-个齿轮箱，由于车轴齿轮箱直接承受着轨道对轮对的冲击，工作条件恶劣，因此箱体的材质必须强度高、韧性好，选用 ZG230-450能很好地满足需求。车轴齿轮箱为二级立式齿轮箱：-级为法兰输入端、-对圆柱齿轮传动；二级为-对格利森弧齿锥齿轮传动，输出扭矩到车轴上。圆柱齿轮、格利森弧齿锥齿轮的材料采用20CrMnMoA或 17CrNiMo6。车轴齿轮箱内单独安装有双向齿轮泵，通过循环润滑系统来强迫润滑各轴承室内的轴承，而齿轮问的润滑则采用飞溅润滑的方式。

§ 。 d I (65o) -1-上箱体 ；2-输入轴 ；3- 中间轴 ；4- F箱体 ；5-输 出轴 ；6-润滑系统；7-轴承压盖；8-拉杆装配图 1 双级车轴齿轮箱总图2.1 输入轴的结构特点输人轴装配结构如图 2所示 ，它主要由输入法兰 、轴承盖、密封圈、输入轴、圆柱齿轮、调心滚子轴承等组成 。输入法兰和圆柱齿轮通过不同规格的矩形花键安装在输入轴上，这种联接方式不仅结构可靠、拆装方便，而且加工精度比圆锥面过盈联接更可靠。输人轴整体调质处理，硬度为 HB230～HB270，压装调心滚子轴 承的轴径 部位淬 火 处理，硬度 为 HRC45～收稿日期：2012-10-10；修回日期：2012-10-29作者简介：曹亚玲 (1966-)，女，山西临汾人，高级工程师，本科，主要从事铁路工程作业车、轨道车、工矿及隧道牵引车等的设计工作。

· 80 · 机 械 工 程 与 自 动 化 2013年第 2期HRC50，深度为 1 mm～2 mm。因隧道牵引车走行部空间有限，与之配套的车轴齿轮箱在满足功能要求的前提下，结构必须旧能紧凑，故此输入轴整体长度偏短，装配完成后，输入法兰正好巧妙地位于上箱体外凹人的部分，而没有象常规的那样突出箱体外很长距离，从而节约了空间。输入轴选用调心滚子轴承，这种轴承除了有很高的径向负荷承载能力之外，还可以承受作用在两个方向的轴向负荷。输入轴轴端采用了有副唇的、内包骨架的密封圈。输入法兰与变速箱的输出法兰之间通过万 向轴相连接。

I-输入法兰 ；2-轴承盖 ；3-密封 圈；4-输入轴 ；5-圆柱齿轮；6-调心滚子轴承；7-端盖图 2 输入轴装配结构2.2 中间轴的结构特点中间轴装配结构如图3所示，它主要由端盖、轴承套、圆锥和圆柱滚子轴承、圆柱齿轮、弧齿锥齿轮轴等组成。圆柱齿轮通过过盈配合压装在弧齿锥齿轮轴上 ，压装时应先用感应加热器将 圆柱齿轮内孔加热之后再安装，加热温度不应超过 200℃。为了修理时拆卸方便 ，圆柱 齿轮上还设 计有 45。注油孔 及 内环 槽。

中间轴选用了圆锥滚子轴承和圆柱滚子轴承，圆柱滚子轴承选用的是内圈无挡边、内外圈可分离结构，中间轴的受热伸长可通过内外圈的错位来补偿。

2 3 4 5 6I-端益 ；2-轴承套 ；3-圆锥滚子轴承；4-圆柱齿轮 ；5-圆柱滚子轴承；6-弧齿锥齿轮轴图3 中间轴装配结构2.3 输 出轴的结构特点输出轴装配结构如图4所示，它主要由调整螺栓、压盖、密封填料(盘根)、圆锥滚子轴承、弧齿锥齿轮、油泵齿轮 、油封等组成 。

输出轴实际指的是隧道牵引车轮对组成中的车轴，弧齿锥齿轮采用加热方式套装在车轴上，通过0.207 mm～O.256 mm 的过盈配合将发动机、变速箱、传动轴传递到齿轮箱的动力输出到车轴、车轮上，使轮对转动前行。油泵齿轮也采用加热方式套装在车轴上，只是因为传递功率很小，过盈量只有0.068ⅡⅡn～0.I33 mm。两齿轮采用热安装方式，可使车轴轴身上没有联接键槽 ，能够有效地防止断轴等重大行车事故的发生 。输出轴选用了两组单列圆锥滚子轴承来承受两个方向的联合负荷 ，轴承轴 向间隙的调整也很简捷 。

由于隧道牵引车的工作环境通常比较恶劣，有时甚至在深达 400 mm 的积水 中工作 ，其车轴齿轮箱的外部经常会部分浸泡在水中作业，因而传统的迷宫密封已不能阻止环境中的气、水、粉尘等从齿轮箱位置较低的输出轴侵入到齿轮箱箱体内。为解决这-问题，在此车轴齿轮箱轴端采用了非接触型动密封之迷宫密封和接触型动密封之盘根密封相结合的组合密封结构，这样，即使隧道牵引车是在比较恶劣的环境中工作 ，其车轴齿轮箱的运行状态依然保持 良好。

. - ：kI、 /、- -再 I-调整螺栓 ；2-压盂 3-密封填料(盘根)；4-圆锥滚子轴承 ；5-弧齿锥齿轮；6-油泵齿轮；7-挡油板；8-油封；9-油封盖图 4 输出轴装配结构2.4 润滑 系统润滑系统结构 如图 5所示，它主要 由油泵 、分油器、液压胶管、各种管接头、管卡等组成。车轴齿轮箱的润滑非常重要，它直接关系到整个齿轮箱运行的安全性、可靠 性及箱体内各轴承、齿轮的使用寿命。

TY270型隧道牵 引车车轴齿轮箱采用 的是 双 向齿轮泵强迫润滑和飞溅润滑相结合的方式。-方面，由双向齿轮泵将润滑油通过主管路输送到分油器，分油器再将润滑油-分为五，分送到输入轴的两个轴承室、中间轴的-个轴承室、输出轴的两个轴承室；另-方面，中间轴安装圆柱滚子轴承的轴承室、油泵齿轮、各圆柱齿轮、各弧齿锥齿轮等，则采用了飞溅润滑的方式。

2.5 拉杆装配拉杆装配结构如图6所示，它主要由拉杆、橡胶缓冲垫、压盖、调整螺母、销轴、关节轴承等组成，它的-端通过橡胶缓冲垫等与转向架构架相连接，另-端则通过销轴、关节轴承等与车轴齿轮箱的拉杆座相连接。

拉杆装配的主要作用是吸收减缓隧道牵引车因为在运行过程中受到来自轨道的振动冲击而产生的轮对与转-磐2013年第 2期 机 械 工 程 与 自动 化 · 8l ·向架构架之间的横向及垂向位移，并承受车轴齿轮箱产生的反作用力矩。

32l671-油管接 头2-喉箍 I3-钢丝液压胶管 ；4-分油器 5-管卡；6-油泵l7-无缝钢管图 5 润滑 系统结构3 结束语2008年底，太原轨道交通装备公司生产的 TY270型隧道牵引车顺利交付用户使用，车轴齿轮箱作为该车传动系统的关键部件，至今工作状况良好，完全满足隧道牵引车的使用要求。TY270型隧道牵引车车轴齿轮箱的成功研制，不仅提高了公司隧道牵引车系列产品的市澈争力，同时也为公司进-步设计开发城市地铁作业车、冶金矿山牵引车等积累了宝贵的经验。

1-调整螺母；2-压盖，3-橡胶缓冲垫；4-拉杆；5-弹簧挡圈6-关节轴承；7-衬套8-销轴9-螺母图 6 拉杆装配结构