撓性板聯軸器驅動方式
撓性板聯軸器驅動方式是鐵路機車車輛使用的架懸式牽引傳動裝置類型之一。在這種傳動系統中，與車軸平行布置的牽引馬達安裝在轉向架構架上，使牽引馬達的全部重量屬於簧上重量，撓性板聯軸器安裝在電樞軸與小齒輪軸之間，並通過齒輪的嚙合將扭矩傳遞到大齒輪，從而驅動輪對旋轉。牽引馬達輸出的扭矩通過電樞軸、撓性板聯軸器、小齒輪、大齒輪傳遞至輪對。這種驅動方式由日本東洋電機製造於1969年成功研製[1]，由於其典型結構的核心部件為兩組金屬撓性板，因而又得名為雙撓性板驅動方式（Twin Disc drive），或簡稱TD驅動方式。
結構特點
[編輯]撓性板聯軸器由若干數量的方形框金屬膜片以疊合方式構成，並在螺栓連接部位增加兩片短直角形膜片，以增強局部強度。這種驅動方式通過金屬彈性膜片來實現牽引馬達電樞軸與小齒輪軸之間的角向、軸向、徑向變位補償。牽引馬達電樞軸通過主動端法蘭套上的兩個螺栓與撓性板連接，撓性板通過另外兩個螺栓連接中間法蘭，再由中間法蘭經兩個螺栓連接另一組撓性板，該撓性板也通過兩個螺栓連接被動端法蘭套，將轉矩傳遞到小齒輪軸[2]。
與採用鼓形齒聯軸器的WN驅動方式相比，TD驅動方式的結構更為簡單，其主要優點是無需潤滑及維護，而且沒有齒輪聯軸器運轉時產生之噪音。然而，撓性板聯軸器運轉時金屬膜片受力比較複雜，驅動力矩使金屬膜片產生拉壓應力，三向變位補償產生彎曲應力和高頻循環疲勞應力。因此，撓性板聯軸器需要使用抗疲勞、耐鏽蝕、高彈性的特殊金屬材料來製作，對於金屬材料加工工藝的技術水平要求較高，當今世界上具備鐵路車輛用撓性板聯軸器生產資質的企業為數不多，因此TD驅動方式的應用遠不及WN驅動方式普遍。
由於彈性聯軸器安裝在牽引馬達與齒輪箱之間，需要占據兩個車輪之間的部分軸向空間，這一特點與WN驅動方式相同。在過去以直流牽引馬達為主流的時代，日本的窄軌鐵路車輛大多傾向使用電機空心軸驅動方式，以達到充分利用輪對內側空間的目的，安裝功率和尺寸更大的牽引馬達，而WN驅動方式和TD驅動方式早期主要被應用於標準軌距（1,435毫米）或馬車軌距（1,372毫米）的私鐵業者。1972年，TD驅動方式開始在批量生產的京王電鐵6000系電聯車及阪急電鐵5300系電聯車上採用。
從1980年代起，隨著功率更大、體積更小的三相交流異步牽引馬達逐漸普及，輪對內側的軸向空間已經不像採用直流馬達時那樣緊迫，免維護的TD驅動方式才開始在日本各地的鐵路公司逐漸普及。1989年，東洋電機製造成功研製了採用碳纖維增強複合材料（CFRP）的撓性板聯軸器，同年面世的京阪電氣鐵道7000系電聯車是第一款使用CFRP聯軸器的車輛[1]。CFRP聯軸器具有重量輕、結構簡單、耐久性強的優點，不同於金屬撓性板的金屬膜片疊合方式結構，CFRP撓性板採用一體化整塊單片結構，有效降低彈性頻率及提高疲勞許用應力極限，而且CFRP材料亦不需要像金屬材料那樣作表面防鏽處理。為免撓性板受到鐵路軌道上濺起碎石的飛擊損壞，亦可在撓性板聯軸器上增設安全外罩，既可以保護聯軸器又可以減少噪音[3]。
參看
[編輯]參考文獻
[編輯]- ^ 1.0 1.1 東洋電機技報：車両システムの流れ (PDF). 東洋電機製造. [2016-09-03]. （原始內容存檔 (PDF)於2016-10-02） （日語）.
- ^ 周海濤、郭紅鋒. 地铁车辆TD挠性联轴器与鼓形齿联轴器对比分析. 《機車電傳動》 (株洲: 中國南車集團株洲電力機車研究所). 2004-07-10, 2004 (4): 37–40. ISSN 1000-128X.
- ^ 羅湘萍. 动力分散电动车组架悬驱动联轴器选型分析. 《鐵道機車車輛》 (北京: 中國鐵道科學研究院). 2002-02, 2002 (2): 18–21. ISSN 1008-7842.
