車軸吊り下げ式トラクション モーターと機首吊り下げ式トラクション モーター: デザイン, 利点, および鉄道アプリケーション

電車が線路をスムーズに加速するとき, ほとんどの乗客は自然にトラクションモーターの生のパワーについて考えるでしょう。. しかし、鉄道技術者に長期的なパフォーマンスにとって本当に重要なのは何かと尋ねると、, 彼らはあまり明らかではない何かを指摘するだろう: モーターが台車にどのように取り付けられているか.

取り付け配置はバネ下重量に影響します, 乗り心地, 車輪とレールの力, メンテナンス間隔, さらにはエネルギー効率も. 現代の車両では, 車軸吊り下げ型と機首吊り下げ型のトラクションモーターの 2 つの構成が主流. 彼らは車輪を回すという同じ基本的な目標を共有しています, しかし、彼らのダイナミックな行動は、, 台車部品への影響, 理想的なアプリケーションはまったく異なります.

車軸吊り下げ式トラクションモーターとは?

古いものから始めましょう, よりシンプルなデザイン: 車軸吊り下げ式トラクションモーター. 名前が示すように, このモーターは車軸に直接吊り下げられています. モーターフレームはスリーブまたはローラーベアリングを介して車軸に取り付けられます, モーター全体がホイールセットとともに上下に動きます.

[ 台車枠 ]

       │

   (スプリングス)

       │

[ 車輪 / 車軸 ] ◄─── [ トラクションモーター ] (車軸に直接クランプ)

形 1: アクスルハングレイアウトの場合, モーターは車軸に直接クランプされ、ホイールセットと連動して動きます。.

どうやって 車軸吊り下げ式トラクションモーター 作品

モーターは、一般的に「ハウジング」と呼ばれる鋳造ハウジングにしっかりとボルトで固定されています。 アクスルハングサスペンションハウジング その後、頑丈なベアリングを介して車軸に取り付けられます. そのハウジングはあらゆるニュートンのトラクショントルクを伝達し、モーターの重量をホイールセットに直接伝達します。. より多い 90 モーターの自重のパーセントがプライマリ サスペンションをバイパスし、トラックに直接着地します.

エンジニアが今も使用している理由 車軸吊り下げ式トラクションモーター

車軸吊り下げ設計には 3 つの大きな利点があります. 初め, コンパクトなので台車枠内のスペースをほとんど取りません. 2番, 機械設計がシンプルで可動部品が少ないため、製造コストが安くなります。. 三番目, メンテナンスは簡単です: デポのオーバーホール中にモーターに簡単にアクセスして交換できます. ギアの噛み合いがダイレクトなので、, 電力損失はほとんどありません.

トレードオフ

欠点は、モーターの質量が直接バネ下の質量に加わることです。. サスペンションバッファがないので, 軌道に凹凸があると、高周波の衝撃がモーターとレールに直接伝わります。. 時間とともに, これらの激しい振動により、モーター フレームや付近の台車コンポーネントの疲労が促進されます。. 旅客列車で車軸吊り下げモーターを見かけることがほとんどないのはそのためです。モーターは過酷すぎるのです。.

機首吊り下げ式トラクションモーターとは?

ノーズサスペンションデザインは、車軸吊り下げレイアウトの過酷さを修正するために開発されました。. モーターの重量をすべて車軸に負荷するのではなく、, この配置により、車軸と台車枠の間で荷重が分割されます。.

       ┌───────────┐

[ 台車枠 ] ◄──(柔軟な鼻)──┤

       │ │

   (スプリングス)             [トラクションモーター]

       │ │

[ 車輪 / 車軸 ] ◄───(ギアボックス)──┘

形 2: ノーズサスペンションモーターセットアップの場合, 重量は車軸と台車フレームの弾性ノーズ接続部の間で分割されます。.

どうやって 機首吊り下げ式トラクションモーター 作品

モーターの片側 (ギアボックスの端) まだ車軸に接続されています. しかし、反対側は、 “鼻”- 柔軟な要素を介して台車フレームに取り付けられます, 通常はゴムサンドイッチマウントまたはスチールスプリング. 柔軟なノーズによりモーターがわずかに回転します, 回転トルク衝撃や垂直衝撃を吸収します。.

ほぼすべての重量が車軸にかかる車軸吊り下げ設計とは異なります。, ここでは約についてだけ 30 に 40 モーター質量のパーセントは車軸とギアボックスによって支えられています. 残り 60 に 70 パーセントは、そのノーズサスペンションを介して台車枠によって運ばれます.

旅客列車が好まれる理由 機首吊り下げ式トラクションモーター

モーター質量の大部分を台車のバネ上部分に移動させることにより、, ノーズサスペンション設計により、バネ下重量が大幅に軽減されます。. つまり、乗客にとってはよりスムーズな乗り心地が得られ、サーキットでの摩耗が軽減されます。. また、高速走行時の動的安定性も向上します。列車が横揺れを起こしたり横揺れを起こしたりする可能性が低くなります。. 地下鉄で鼻吊りモーターが見られるのはこのためです, コミューター電車, および地方旅客列車.

あなたが支払う価格

トレードオフは複雑さです. トルクアームが必要です, 弾力性のあるリンク, フレキシブルマウント, いずれも正確なエンジニアリングの統合が必要です. そして、それらの弾性コンポーネントは摩耗し、ゴムは硬化します。, スプリングが疲労しているため、定期的に検査して交換する必要があります. 初期コストも車軸吊りのセットアップよりも高くなります.

各システムでの電力の流れ

現実世界の違いを理解するには, 2つの道をたどってみましょう: 電力経路 (トルクがどのように車輪に伝わるのか) そしてウェイトパス (モーターの質量はどこに行くのか).

で車軸吊り下げ モーター, 動力はモーターからピニオンに流れます, それからブルギアへ, それから車軸へ, そして最後に車輪へ. ウェイトパスはシンプルです: より多い 90 モーター質量のパーセントが車軸上に直に収まる.

で鼻吊り モーター, 電源経路はほぼ同じ: モーター, ピニオン, 歯車, 車軸, 車輪. しかし、体重の経路は異なります. について 30 に 40 パーセントは車軸とギアボックスに費やされます, その間 60 に 70 パーセントはサスペンションノーズを通って台車枠まで.

簡単なメモ: 一部の現代の都市交通用途では、機首に吊り下げられたモーターに弾性歯車 (内部ゴム製減衰ブロックを備えた歯車) が追加されています。. これにより、騒音と振動がさらに低減されます。, しかし、それはオプション機能です, ノーズサスペンション自体は必須ではありません.

原点質量: 本当の話

鉄道車両技術者にモーター サスペンションがなぜ重要なのか尋ねると、, 答えは必ずバネ下に返ってくる.

バネ下質量とは正確には何ですか?

ばね下質量とは、プライマリ サスペンション スプリングによってサポートされていないすべてのコンポーネントを意味します。. 一般的な台車では, これには車輪と車軸が含まれます (ホイールセット全体), 軸箱とベアリング, ギアボックスハウジング (あるいはそのほとんどが), の 車軸吊り下げ式サスペンションハウジング とその内部ベアリング, 車軸に直接設置されるトラクションモーターの部分.

基本的な物理学は単純です: 軌道上の動的衝撃力は、ばね下質量と軌道の欠陥によって生じる垂直加速度の積に等しい. 方程式形式で: F = M<サブ>あなた</サブ> ×, ここで、F の単位はキロニュートンです, M<サブ>あなた</サブ> トン単位で, メートル/秒の二乗.

バネ下重量が大きい場合, 速度が上がると衝撃力が急速に増大する. トラックの劣化が早くなります, 粉塵になるバラスト, 電車全体に伝わる激しい振動.

なぜスピードがすべてを変えるのか

重量物輸送用 60 に 100 km/h, 車軸に吊り下げられたモーターの大きなバネ下質量は許容されます. 線路欠陥による垂直加速度は依然として中程度である, 影響は管理可能です.

ただし、旅客列車と地下鉄の場合は、 120 時速200km以上まで, バネ下重量の最小化は交渉の余地のないものになる. 上に行くと、 250 に 280 km/h, 多くの設計者は、ばね下重量を最小限に抑えるために、ノーズサスペンションモーターから完全サスペンションモーター（フレームマウントまたはカルダンシャフトを備えたボディマウント構成）に移行しています。. しかし, ノーズサスペンションモーターは、250 ～ 280 km/h の範囲まで完全に実行可能でコスト効率が高くなります。.

直接比較 の トラクションモーター

各タイプの入手場所 の トラクションモーター

重量貨物機関車

貨物運送業者は 3 つのことを重視します: 牽引努力を開始する, 頑丈なシンプルさ, 運用コストが低い. 彼らはスムーズな乗り心地を気にしません. 貨物列車は低速で走行しますが、大きなトルクが必要なため, 車軸吊り下げモーターは依然として主力製品である. ほとんどメンテナンスを行わずに、重量物運搬用廊下のほこりや乱用を振り払います。.

地下鉄と通勤電車

都市交通は真逆の世界. アクセルとブレーキが頻繁にある, タイトなスケジュール, 快適な乗り心地を期待する乗客と. ノーズサスペンションモーターはここに完璧にフィットします. バネ下重量の軽減により, あらゆるアイドリングストップサイクル中のキャビンの振動をカットし、トラックの摩耗を軽減します。.

モーターの取り付けがホイールと車軸に与える影響

車軸吊り下げ式と機首吊り下げ式の選択はモーターに影響するだけではありません. ホイールと車軸の寿命が直接決まります。.

[ 高いバネ下質量 (アクスルハング) ]

       │

       ▼

[ 接触応力の増加 ] ──► トレッド剥離 & 砲撃 (ホイール)

       │

       ▼

[ 周期的振動の増大 ] ──► 加速疲労 (車軸)

ホイールへの衝撃

車軸吊りモーターの場合, 垂直方向の衝撃はすべてホイールセットに直接伝わります. つまり、ホイールとレールの境界面での接触応力が高くなります。. その結果、トレッドの摩耗が早くなります, 早期中空摩耗プロファイル, 転がり接触疲労の増加 (RCF) それは砲撃や剥離につながる. 車輪旋盤はあなたの車輪をより頻繁に見るようになります, ホイールの総寿命が短くなります.

車軸への影響

同じ高周波振動が車軸を打ちます。. 動的曲げ応力とねじり応力が増加します, アクスルボディの疲労蓄積の加速. 車軸吊り下げモーターを使用している場合, 厳格な非破壊検査、つまり超音波検査が必要です, たとえば、最高の冶金基準に従って作られた車軸が必要です。. 近道はない.

アクスルハングサスペンションハウジングの重要な役割

見落とされがちな要素があります, しかし、それはシステム全体の構造上の要です: 車軸吊り下げ式サスペンションハウジング, 中国の鉄道工学で知られているように. このハウジングは、あらゆるニュートンのトラクショントルクとあらゆるキログラムのバネ下質量をモーターからホイールセットに伝達します。. 3種類の罰を乗り越えなければなりません:

• 繰り返される垂直レール衝撃による高サイクル疲労
• モータのトルクリップルによるねじり振動
• 粉塵などの過酷な環境条件, 水分, そして極端な気温

ここで品質が重要な理由

鋳造が不十分であったり、熱処理が不十分なハウジングでは亀裂が生じる可能性があります. それはアクスルベアリングの位置ずれにつながります, そして最悪の場合には, 主電動機が車軸から外れる可能性があり、走行中の列車では重大な安全上の危険があります。.

で 洛陽豊洋重工業株式会社, 株式会社. , 当社は、最も厳しい鉄道規格に準拠した高精度の車軸吊り下げサスペンション ハウジングを製造しています。, 含む AAR, で, および GB/T. 当社のハウジングは高強度球状鋳鉄で作られています。 (EN-GJS-400-18LT または同等のもの) または鋳鋼グレード. 精密な同心度公差に合わせてベアリングシートを機械加工します。, 厳格な非破壊検査を実施しています (MTとUT) あらゆるキャスティングにおいて. 当社はすでにこれらの住宅をヨーロッパの複数の国に輸出しています, 東南アジア, 南アメリカ, そして中東.

車両が車軸吊り下げモーターを使用しているか、機首吊り下げモーターを使用しているか, Fonyoは互換性のあるものを供給できます, ホイールとアクスルの寿命を延ばし、ばね下質量による故障を軽減する、すぐに取り付けられるハウジング.

高応力鉄道部品の製造パートナー

で 洛陽豊洋重工業株式会社, 株式会社. , 私たちは、車軸吊り下げ推進システムと機首吊り下げ推進システムの両方によって生成される力を理解しています。. 私たちは頑丈な製品を製造しています 鉄道の車輪, 精密鍛造 鉄道の車軸, 車軸吊り下げ式サスペンションハウジング, 頑丈な ギアボックスハウジング, 耐久性のある 台車部品, そして専門化された 鉄道鋳物—すべて最高の動的負荷を処理できるように設計されています.

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