电磁流体接地结构、集电环箱以及动车组的制作方法

1.本发明属于齿轮箱结构技术领域，更具体地说，是涉及一种电磁流体接地结构、集电环箱以及动车组。


背景技术：

2.作为动车组转向架关键传动部件，齿轮箱的稳定性对动车组的安全可靠运行起着至关重要的作用。而齿轮箱稳定性的核心影响因素就是润滑效果，即齿轮箱油的性能与品质。
3.对于常规铁路车辆齿轮箱，齿轮箱大齿轮内侧设置有碳刷接地装置，碳刷接地装置包括过盈装配于齿轮轴身的集电环和与之摩擦接触的碳刷，用于将转向架运行产生的非工作电流导入车轴，再由轮对导入轨道和大地。碳刷使用磨耗时难免会有少量硬质碳刷磨耗颗粒进入齿轮箱体内部，影响齿轮箱体内部的润滑系统。虽然硬质碳刷磨耗颗粒物大部分可通过排尘孔排出，但因气流冲击和箱体呼吸效应影响，仍会有磨耗颗粒进入箱体内部混入润滑系统，影响了齿轮箱的润滑效果，缩短了轴承的使用寿命，同时还出现高载荷工况造成的齿面点蚀。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种电磁流体接地结构、集电环箱以及动车组，能够使齿轮箱具有良好的密封性能以及接地性能。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种电磁流体接地结构，设置于集电环箱内，电磁流体接地结构包括套设于车轴外周的内集电环、以及套设于内集电环外圈的外集电环，外集电环与内集电环之间设有间隙，外集电环上连接有与接地导线相连的接线端子；内集电环的外周壁上嵌装有第一磁性环，外集电环的内周壁上嵌装有与第一磁性环内外对应的第二磁性环，外集电环与内集电环之间设有能够磁性吸附于第一磁性环或第二磁性环上的电磁流体，电磁流体能够在第一磁性环和第二磁性环之间形成流体密封环。
6.在一种可能的实现方式中，第一磁性环在内集电环的轴向上间隔设有若干个，第二磁性环在内集电环的轴向上间隔设有若干个，且第二磁性环与第一磁性环一一对应设置。
7.一些实施例中，内集电环的外周壁上以及外集电环的内周壁上分别设有周向延伸的嵌入槽，第一磁性和第二磁性环上分别设有径向贯通的卡接口，卡接口能够使第一磁性环或第二磁性环周向收拢以安装于对应的嵌入槽内。
8.一些实施例中，第一磁性环的外周壁与内集电环的外周壁齐平，第二磁性环的内周壁与外集电环的内周壁齐平。
9.在一种可能的实现方式中，内集电环的外周壁与外集电环的内周壁之间的间隙为0.5-1mm。
10.在一种可能的实现方式中，电磁流体为胶体材料，电磁流体包括能够被第一磁性环和第二磁性环磁性吸附的固相材料以及液相材料。
11.一些实施例中，第一磁性环和第二磁性环分别为磁性导电体，固相材料为电磁性纳米颗粒。
12.本技术实施例所示的方案，与现有技术相比，本技术实施例提供的电磁流体接地结构，通过设置在内集电环和外集电环之间的电磁流体进行非工作电流的有效接地，同时还起到了良好的密封性能，可有效避免外部的水汽灰尘进入齿轮箱污染润滑油，还避免了齿轮箱油发生渗油外漏；电磁流体的导电性能替代碳刷的硬质接触导电，避免了碳刷的磨耗碳，同时还避免了磨耗颗粒进入齿轮箱内部，延长了齿轮箱乃至整个动车组的维护周期。
13.本发明还提供了一种集电环箱结构，包括连接于齿轮箱外侧的集电环箱以及设置于集电环箱内的电磁流体接地结构。集电环箱连接在齿轮箱的外侧，且套设在车轴的外周，集电环箱与车轴相邻的位置具有间隙，避免集电环箱与车主在车轴转动过程中发生位置干涉，集电环箱用于容纳内集电环、外集电环以及电磁流体，在保证电磁流体接地结构良好接地性能的同时，还保证了集电环箱内外两侧的有效密封，避免了齿轮箱内部润滑油受外部尘粒的影响，也避免了润滑油发生外漏。
14.在一种可能的实现方式中，集电环箱包括：
15.内侧板，连接于齿轮箱的外侧、且套设于车轴的外周，内侧板上设有供接地导线贯穿的出线孔，内侧板的内圈边缘与车轴之间间隙配合；
16.周壁板，连接于内侧板的外周边缘，且位于内侧板远离齿轮箱的一侧；
17.外侧板，连接于周壁板的外边缘、且套设于车轴的外周，外侧板的内圈边缘与车轴之间间隙配合。
18.本发明还提供了一种动车组，动车组包括集电环箱结构。该动车组能够通过集电环箱结构将转向架运行产生的非工作电流导入车轴，并通过轮对导入轨道和大地，同时该集电环箱结构还能将齿轮箱和外部环境有效隔离，避免出现润滑油的污染以及润滑油的外漏。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本发明实施例提供的集电环箱结构和车轴的剖视结构示意图；
21.图2为本发明实施例图1中的电磁流体接地结构的左视结构示意图；
22.图3为本发明实施例图1中的第一磁性环的左视结构示意图；
23.图4为本发明实施例提供的集电环箱结构、齿轮箱以及车轴的剖视结构示意图。
24.其中，图中各附图标记：
25.1、内集电环；11、第一磁性环；12、嵌入槽；13、卡接口；2、外集电环；21、第二磁性环；22、接线端子；3、电磁流体；4、集电环箱；41、内侧板；42、周壁板；43、外侧板；44、过线孔；5、车轴；51、接地导线；6、齿轮箱。
具体实施方式
26.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
27.需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在另一个元件上。需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者若干个该特征。在本发明的描述中，“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
28.请一并参阅图1至图4，现对本发明提供的电磁流体3接地结构、集电环箱4以及动车组进行说明。电磁流体3接地结构，设置于集电环箱4内，电磁流体3接地结构包括套设于车轴5外周的内集电环1、以及套设于内集电环1外圈的外集电环2，外集电环2与内集电环1之间设有间隙，外集电环2上连接有与接地导线51相连的接线端子22；内集电环1的外周壁上嵌装有第一磁性环11，外集电环2的内周壁上嵌装有与第一磁性环11内外对应的第二磁性环21，外集电环2与内集电环1之间设有能够磁性吸附于第一磁性环11或第二磁性环21上的电磁流体3，电磁流体3能够在第一磁性环11和第二磁性环21之间形成流体密封环。
29.本实施例提供的电磁流体3接地结构，与现有技术相比，本实施例提供的电磁流体3接地结构，通过设置在内集电环1和外集电环2之间的电磁流体3进行非工作电流的有效接地，同时还起到了良好的密封性能，可有效避免外部的水汽灰尘进入齿轮箱6污染润滑油，还避免了齿轮箱6油发生渗油外漏；电磁流体3的导电性能替代碳刷的硬质接触导电，避免了碳刷的磨耗碳，同时还避免了磨耗颗粒进入齿轮箱6内部，延长了齿轮箱6乃至整个动车组的维护周期。
30.本实施例中，通过电磁流体3接地结构将转向架运行时产生的非工作电流导入车轴5，之后再由与车轴5相连的轮对导入轨道和大地。
31.齿轮箱6外侧设置有迷宫结构，集电环箱4的侧部通过连接件与齿轮箱6的侧部相连，集电环箱4位于迷宫结构的外侧，集电环用于安装电磁流体3接地结构。外集电环2固定安装在集电环箱4内，内集电环1过盈连接在车轴5上，电磁流体3设置在内集电环1与外集电环2之间，能够在第一磁性环11和第二磁性环21的电磁作用下吸附在第一磁性环11和第二磁性环21的相邻部位，形成对二者之间间隙的有效密封。
32.内集电环1和外集电环2之间形成间隙，利用该间隙容纳电磁流体3，内集电环1上的第一磁性环11与外集电环2上的第二磁性环21对应设置，在动车组运行过程中，第一磁性环11和第二磁性环21能够对电磁流体3产生吸附作用，进而使电磁流体3聚集在第一磁性环11和第二磁性环21相邻的一侧形成流体密封，将内集电环1和外集电环2之间的间隙有效密封，在利用电磁流体3进行接地的同时，达到隔离外部环境与齿轮箱6的效果，避免了外部水汽灰尘进入齿轮箱6污染润滑油，又避免了齿轮箱6油发生渗油外漏。
33.利用上述电磁流体3接地结构替代传统的硬质碳刷接地结构，避免了接地过程中
的硬性接触，避免了碳刷颗粒进入齿轮箱6内部降低润滑效果，另外还避免齿面产生极压载荷点蚀。
34.一些可能的实现方式中，上述特征第一磁性环11和第二磁性环21采用如图1所示结构。参见图1，第一磁性环11在内集电环1的轴向上间隔设有若干个，第二磁性环21在内集电环1的轴向上间隔设有若干个，且第二磁性环21与第一磁性环11一一对应设置。
35.本实施例中，第一磁性环11和与其对应的第二磁性环21之间可以通过电磁流体3形成一道密封，为了保证齿轮箱6内部与外界环境的有效隔离，在内集电环1和外集电环2的轴向上设置有若干组第一磁性环11和第二磁性环21，以便在车轴5的轴向上形成间隔排布的多道密封，保证了密封的可靠性。
36.在一些实施例中，上述特征内集电环1、外集电环2、第一磁性环11以及第二磁性环21采用如图1和图3所示结构。参见图1和图3，内集电环1的外周壁上以及外集电环2的内周壁上分别设有周向延伸的嵌入槽12，第一磁性和第二磁性环21上分别设有径向贯通的卡接口13，卡接口13能够使第一磁性环11或第二磁性环21周向收拢以安装于对应的嵌入槽12内。
37.本实施例中，以内集电环1和第一磁性环11的安装为例进行说明。在内集电环1的外周壁上设置的嵌入槽12向内集电环1内凹陷，嵌入槽12在周向延伸呈环状，用于安装第一磁性环11。第一磁性环11上设有卡接口13，通过施加张开力使第一磁性环11的卡接口13的开口变大至第一磁性环11能够套在内集电环1的外周壁上，推动第一磁性环11沿内集电环1的轴向移动直至进入嵌入槽12内，完成第一磁性环11的安装。
38.将第二磁性环21安装至外集电环2的嵌入槽12时，需要对第一磁性环11施加按压力使其卡接口13的开口变小，直至第一磁性环11能够进入外集电环2内，再推动第二磁性环21使其沿外集电环2的轴向移动直至进入嵌入槽12内，完成第一磁性环11的安装。
39.第一磁性环11和第二磁性环21安装后能够内外相互对应，进而使电磁流体3能够在第一磁性环11和第二磁性环21的吸附作用下形成一道流体密封，实现良好的密封效果。在车轴5旋转时，电磁流体3会在第一磁性环11和第二磁性环21的吸附作用下保持接触密封，同时电磁流体3还能产生相对流动，避免了原有的碳刷硬接触造成的磨耗问题。
40.在上述结构的基础上，参见图1，第一磁性环11的外周壁与内集电环1的外周壁齐平，第二磁性环21的内周壁与外集电环2的内周壁齐平，该设置可使电磁流体3在内集电环1和外集电环2的间隙中具有更好的流动顺畅性，便于及时快速的吸附于第一磁性环11和第二磁性环21之间，形成良好的密封作用。
41.在此基础上，内集电环1的外周壁与外集电环2的内周壁之间的间隙为0.5-1mm，该范围值与固相材料的颗粒大小相关。本实施例中，固相材料为纳米极的颗粒，粒径较小，上述间隙值使固相材料在液相材料的承载作用下能够顺畅流动，进而便于实现良好的密封效果。
42.具体的，电磁流体3是一种由固相材料及液相材料形成的胶体材料，上述固相材料能够被第一磁性环11或第二磁性环21磁性有效吸附，固相材料具有铁磁性和导电性，可采用铁或磁铁等材质制作而成，为纳米级粒径的颗粒。
43.第一磁性环11和第二磁性环21分别为磁性导电体，能够对电磁流体3起到有效的吸附作用，在保证接地性能的同时利用电磁流体3形成流体密封效果。
44.液相材料具有流动性和润滑性，能够承载固相材料并携带固相材料到达所需位置。液相材料还具有一定的粘稠性，避免从集电环箱4内渗出。另外，液相材料还应具有一定的防锈性，避免内集电环1、外集电环2、第一磁性件以及第二磁性件发生锈蚀、影响导电性能。
45.基于同一发明构思，本技术实施例还提供一种集电环箱4结构，包括连接于齿轮箱6外侧的集电环箱4以及设置于集电环箱4内的电磁流体3接地结构。集电环箱4连接在齿轮箱6的外侧，且套设在车轴5的外周，集电环箱4与车轴5相邻的位置具有间隙，避免集电环箱4与车主在车轴5转动过程中发生位置干涉，集电环箱4用于容纳内集电环1、外集电环2以及电磁流体3，在保证电磁流体3接地结构良好接地性能的同时，还保证了集电环箱4内外两侧的有效密封，避免了齿轮箱6内部润滑油受外部尘粒的影响，也避免了润滑油发生外漏。
46.一些可能的实现方式中，上述特征集电环箱4采用如图1所示结构。参见图1，集电环箱4包括内侧板41、周壁板42以及外侧板43，内侧板41连接于齿轮箱6的外侧、且套设于车轴5的外周，内侧板41上设有供接地导线51贯穿的出线孔，内侧板41的内圈边缘与车轴5之间间隙配合；周壁板42连接于内侧板41的外周边缘，且位于内侧板41远离齿轮箱6的一侧；外侧板43连接于周壁板42的外边缘、且套设于车轴5的外周，外侧板43的内圈边缘与车轴5之间间隙配合。
47.集电环箱4的内侧板41通过连接件连接在齿轮箱6的外侧壁上，且与齿轮箱6外侧的密封结构相对应，内侧板41上设置了供接地导线51通过的过线孔44，便于将接地导线51上的非工作电流通过接线端子22引入外集电环2内，进而通过电磁流体3导至内集电环1上，并通过车轴5和轮对导入地下。
48.内侧板41、外侧板43以及设置在二者之间的周壁板42围合成截面为u字形的结构，u字形的开口侧朝向车轴5的外周壁设置，外侧板43与车轴5之间具有一定间隙，车轴5转动时带动与其过盈配合的内集电环1同步旋转，车轴5与内侧板41和外侧板43之间分别具有间隙，避免车轴5与集电环箱4之间发生位置干涉，保证车轴5的顺畅转动。
49.外部的水汽灰尘会经外侧板43与车轴5之间的缝隙进入集电环箱4内，靠近外侧板43一侧的第一磁性环11和第二磁性环21之间的电磁流体3能够形成的密封，以避免上述水汽灰尘进入齿轮箱6内，靠近内侧板41一侧的第一磁性环11和第二磁性环21之间的电磁流体3能够形成的密封，以隔断齿轮箱6内部润滑油在运转过程中向外飞溅、并从集电环箱4向外渗漏，上述结构保证了良好的密封性能，实现了齿轮箱6与外部环境的有效隔绝。
50.基于同一发明构思，本技术实施例还提供一种动车组，动车组包括集电环箱4结构。该动车组能够通过集电环箱4结构将转向架运行产生的非工作电流导入车轴5，并通过轮对导入轨道和大地，同时该集电环箱4结构还能将齿轮箱6和外部环境有效隔离，避免出现润滑油的污染以及润滑油的外漏。
51.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。