【摘 要】 本文通過對(duì)上海一號(hào)線和二號(hào)線地鐵車輛中聯(lián)軸節(jié)及齒輪箱結(jié)構(gòu)和功能的比較，為將來我國城市軌道交通車輛聯(lián)軸節(jié)及齒輪箱部件的國產(chǎn)化設(shè)計(jì)提出合理化建議。 【關(guān)鍵詞】 聯(lián)軸節(jié) 齒輪箱 國內(nèi)鐵路車輛轉(zhuǎn)向架都是靠?jī)?nèi)燃機(jī)車頭提供動(dòng)力，車廂都為拖車。所以國內(nèi)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向架時(shí)就沒有涉及聯(lián)軸節(jié)的問題。但隨著我國城市建設(shè)的快速發(fā)展，許多城市提出要進(jìn)行地鐵建設(shè)以改善日益嚴(yán)重的城市交通問題。而一直靠進(jìn)口外國地鐵車輛，成本非常昂貴。提高城市軌道的國產(chǎn)化將是我們的必由之路。 首先，讓我們來了解一下聯(lián)軸節(jié)和齒輪箱在地鐵車輛轉(zhuǎn)向架上的布置。目前上海地鐵車輛為6節(jié)編組，頭尾兩節(jié)拖車不提供動(dòng)力，提供列車動(dòng)力的是中間的4節(jié)動(dòng)車。這4節(jié)動(dòng)車的轉(zhuǎn)向架布置如圖1(圖為上海二號(hào)線動(dòng)車半個(gè)轉(zhuǎn)向架俯視圖)。傳動(dòng)原理為電動(dòng)機(jī)(1)得電，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)聯(lián)軸節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)，聯(lián)軸節(jié)再帶動(dòng)齒輪箱(2)中的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪帶動(dòng)輪對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而完成動(dòng)力傳動(dòng)。 其次，讓我們了解一下何謂聯(lián)軸節(jié)。聯(lián)軸節(jié)的英文是coupling，意思是聯(lián)結(jié)、接合、耦合。所以顧名思義，聯(lián)軸節(jié)就是牽引電機(jī)和齒輪箱之間的連接機(jī)構(gòu)。也許有人要問不要聯(lián)軸節(jié)，直接連接牽引電動(dòng)機(jī)和齒輪箱可不可以?答案是不可以。因?yàn)楫?dāng)AW3狀態(tài)(即車輛滿載乘客狀態(tài))時(shí)，車體狀態(tài)相對(duì)于空車狀態(tài)下沉，齒輪箱中心、聯(lián)軸節(jié)中心和牽引電機(jī)中心不在同一直線上。而在車輛運(yùn)行時(shí)，連軸節(jié)、牽引電機(jī)和齒輪箱齒輪都要高速運(yùn)轉(zhuǎn)?？梢韵胂?，如果沒有聯(lián)軸節(jié)的連接，電機(jī)和齒輪箱在不同平面直接鉸合轉(zhuǎn)動(dòng)，其后果是非常可怕的。 下面我們來看看上海地鐵車輛關(guān)于聯(lián)軸節(jié)和齒輪箱的實(shí)際情況。 1 一號(hào)線聯(lián)軸節(jié)和齒輪箱介紹 一號(hào)線聯(lián)軸節(jié)是個(gè)橡膠元件(如圖2所示)。它由3大部分組成，分別是兩個(gè)橡膠元件（1）（2）和一個(gè)連接牽引電動(dòng)機(jī)的法蘭盤。其內(nèi)部是空心的，兩個(gè)橡膠元件分別由兩個(gè)傭鹼螺絲固定。定在牽引電機(jī)上，另一個(gè)固定在齒輪箱上。聯(lián)軸節(jié)兩端是通過花鍵連接在電機(jī)和齒輪箱上的。 1.1一號(hào)線聯(lián)軸節(jié)和齒輪箱設(shè)計(jì)初衷 一號(hào)線齒輪箱安裝結(jié)構(gòu)如圖3所示。 由于一號(hào)線牽引電機(jī)采用的是DC電機(jī)(直流電機(jī))，重量為1045kg，體積比較大，從而導(dǎo)致電機(jī)和軸箱之間間距很小，所以采用了適合狹小空間的橡膠聯(lián)軸節(jié)。目前，在世界各國都很少采用這款聯(lián)軸節(jié)，可以說幾乎不用。 1.2 一號(hào)線聯(lián)軸節(jié)和軸箱優(yōu)點(diǎn) 適合齒輪箱和牽引電動(dòng)機(jī)間距小的情況。不存在漏油現(xiàn)象，因?yàn)閮?nèi)部無需加油。 1.3 1號(hào)線聯(lián)軸節(jié)和齒輪箱缺點(diǎn) 月檢需要查看聯(lián)軸節(jié)兩磨合面的高度—一2．3mm(為了避免AW0(空車狀態(tài))和AW3工況下產(chǎn)生過大的高度差，所以在AW0衛(wèi)兄下調(diào)節(jié)一定的高度差)易損壞，牢度差。要用特殊工具測(cè)量，在調(diào)節(jié)尺寸時(shí)還要用撬棒作業(yè)。檢測(cè)環(huán)境很差。需要兩根拉桿固定，不但費(fèi)材，而且給維修拆裝帶來很多麻煩。 2 二號(hào)線聯(lián)軸節(jié)和齒輪箱介紹 二號(hào)線聯(lián)軸節(jié)為剛性結(jié)構(gòu)(如圖4)，在聯(lián)軸節(jié)兩部分連接處分別由兩片圓形金屬蓋板蓋住，蓋板周圍由密封橡膠圈密封，防止漏油。它與齒輪箱和電機(jī)連接方式采用過盈連接，這與上海地鐵一號(hào)線聯(lián)軸節(jié)的花鍵連接有所不同。 二號(hào)線齒輪箱結(jié)構(gòu)如圖5所示。它的結(jié)構(gòu)相對(duì)一號(hào)線齒輪箱要簡(jiǎn)單，所以價(jià)格便宜一些。 2.1 二號(hào)線聯(lián)軸節(jié)和齒輪箱設(shè)計(jì)初衷 由于二號(hào)線牽引電動(dòng)機(jī)采用的是AC電機(jī)(交流)，重量比一號(hào)線牽引電動(dòng)機(jī)輕—半，體積要比號(hào)線的牽引電機(jī)小很多，所以給設(shè)計(jì)人員采用了剛性齒輪鉸合的聯(lián)軸節(jié)。 2.2 二號(hào)線聯(lián)軸節(jié)和齒輪箱優(yōu)點(diǎn) 牢度大，不易磨損，安全系數(shù)高。 2.3 二號(hào)線聯(lián)軸節(jié)和齒輪箱缺點(diǎn) “呼吸情況”造成油霧問題。(因?yàn)楫?dāng)輪對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生大量熱量，所以齒輪箱內(nèi)的油被齒輪攪成油霧并膨脹從小孔排出。而等列車晚上進(jìn)庫后，齒輪箱冷卻，齒輪箱內(nèi)空氣收縮，吸進(jìn)外界冷空氣和灰塵，造成小孔周圍布滿油霧和灰塵的混合物)由于聯(lián)軸節(jié)內(nèi)采用油潤滑，有時(shí)會(huì)造成漏油。而一旦齒輪箱油量不足，齒輪箱內(nèi)齒輪在無油狀態(tài)下轉(zhuǎn)動(dòng)，將很可能導(dǎo)致齒輪箱報(bào)廢，甚至脫軌。 維修不方便。 雖然這種齒輪箱設(shè)計(jì)成本相對(duì)一號(hào)線便宜。但是拆卸齒輪箱非常困難。若要把整個(gè)齒輪箱和聯(lián)軸節(jié)拆卸下來的活，需要用拉模和液壓泵。通常來說，拆一個(gè)齒輪箱和聯(lián)軸節(jié)需要3個(gè)小時(shí)。所以二號(hào)線這種齒輪箱的設(shè)計(jì)存在著一定的問題。作為一個(gè)維修人員，我希望國內(nèi)的設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)要把工人工作成本，也考慮在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，而且要引起一定的重視。按照德國西門子公司的計(jì)算方法，每個(gè)工人每小時(shí)的整改工作公司需要支付35元人民幣。讓我們來假設(shè)二號(hào)線聯(lián)軸節(jié)需要整改某個(gè)項(xiàng)目：目前二號(hào)線擁有24輛列車，每列車16個(gè)聯(lián)軸節(jié)，總共是16x24=384個(gè)。每個(gè)聯(lián)軸節(jié)裝卸需要6h，再加上整改1h，一個(gè)聯(lián)軸節(jié)的整改項(xiàng)目需要花掉公司384x7x 35=94080元人民幣。這些還不包括中間所需工具零件和一些資源消耗。倘若聯(lián)軸節(jié)的裝卸只需2刊、時(shí)，那么就可以節(jié)約將近2／3的錢。從上可以看出，產(chǎn)品裝卸是否方便對(duì)于使用廠家可以產(chǎn)生直接的經(jīng)濟(jì)效益。 3 上海地鐵一、二號(hào)線對(duì)比 鑒于上海地鐵一、二號(hào)線的優(yōu)、缺點(diǎn)比較，我們可以在設(shè)計(jì)同類產(chǎn)品時(shí)注意以下幾個(gè)方面： 采用剛性聯(lián)軸節(jié)，避免用橡膠元件，這樣更加安全可靠。 齒輪箱結(jié)構(gòu)采用一號(hào)線齒輪箱結(jié)構(gòu)，方便安裝。在齒輪箱危險(xiǎn)液面位置可以在箱體表面裝一個(gè)小鏡面，這樣方便工人檢查時(shí)觀察液面，及時(shí)加油。 4 結(jié)束語 以上就是上海地鐵車輛聯(lián)軸節(jié)和齒輪箱情況，希望能給廣大從事車輛技術(shù)的工作者們擴(kuò)展一下思路，提供一些幫助，爭(zhēng)取早日實(shí)現(xiàn)地鐵聯(lián)軸節(jié)部件的國產(chǎn)化，填補(bǔ)目前國內(nèi)這—領(lǐng)域的空白。