專利名稱：一種徑向轉向架導向耦合裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于機車轉向架領域，具體涉及一種徑向轉向架導向耦合裝置。
背景技術：
由于電力機車轉向架軸距長、軸重大，曲線通過性能差，不能很好的適應山區鐵路 的運用條件，導致機車輪緣的非正常磨耗嚴重，影響機車的正常使用。傳統機車轉向架輪對與轉向架構架間采用縱向接近于剛性的定位，即輪對在構架 中的位置保持相互平行，在通過曲線時，輪對與軌道間存在著較大的沖角及橫向力，從而導 致輪軌磨耗嚴重、機車在曲線上粘著性能下降和由于導向力過大而影響機車的運行安全。 目前，國際上最好的解決辦法是采用徑向轉向架技術。徑向轉向架的基本原理是通過解除對轉向架輪對的搖頭約束，釋放一系縱向定位 剛度，通過徑向調整機構使前、后輪對間相互連接，并耦合前、后輪對的搖頭運動，經過合理 的剛度匹配，實現牽引與導向功能的分離，同時又滿足導向和橫向穩定性要求。在機車通過 曲線時，利用輪軌間的蠕滑導向力矩，使輪對向徑向位置偏轉并趨于徑向位置，從而大幅減 少輪對與軌道間沖角及橫向力，降低輪緣磨耗。然而，由于現代大軸重、大功率的交流傳動機車，需要很大的粘著重量和牽引功 率，電機功率大，體積大，加上牽引裝置的布置進一步增長了軸距。特別是電力機車，車輪直 徑達到了 1250mm，更是加大了轉向架的軸距，如果將導向機構布置在兩個導向輪對的內側 勢必更加增加了軸距，不利于機車的曲線通過性能。而且現有HXDlC機車要求在不改變軸 距、牽引方式、制動方式并與原轉向架互換的基礎上實現徑向。由于轉向架結構的關系，只 能將導向機構布置在構架的外測，這就加長了兩個導向機構之間耦合拉桿的長度，使耦合 拉桿達到近7m的超長長度。那么，如果是將兩個導向輪對的導向機構布置在導向輪對外測 的前、后端梁的外測，這樣雖然可以達到使徑向轉向架的軸距和結構不變，又實現了轉向架 的徑向功能，但是這種布置的結果，就是大大加長了兩個導向機構之間耦合拉桿的長度，由 于耦合拉桿承擔著傳遞導向力矩的作用，又要耦合前后兩個導向機構的運動關系，同時還 要承受輪對在運動過程中的縱向沖擊產生的附加力矩，加之耦合拉桿本身的剛度就很小， 桿本身的結構尺寸和重量又受到嚴格的限制，因此造成其不能有效的傳遞載荷，而且桿的 自振頻率較低，從而導致與構架共振，帶來嚴重的安全后果。
發明內容
本發明的發明目的在于針對上述存在的問題，提供一種能將導向架設置在徑向 轉向架前后端梁外側，同時有效解決耦合拉桿垂直方向剛度不足問題的徑向轉向架導向耦 合裝置，該裝置能夠準確、安全的傳遞導向機構所產生的軸向力，同時又不妨礙導向機構的 徑向偏轉。本發明的技術方案是這樣實現的一種徑向轉向架導向耦合裝置，包括導向耦合 機構，所述導向耦合機構設置在徑向轉向架上，其特征在于還包括彈性約束裝置，所述彈
3性約束裝置包括連接座、支撐桿和上、下支撐板，在所述上、下支撐板之間設置有彈性元件， 所述彈性元件設置在與徑向轉向架連接的支撐座的上、下支撐面上，所述支撐桿上端與連 接座鉸接，其下端依次穿過上支撐板、彈性元件、支撐座和下支撐板，在所述支撐桿上設置 有與上支撐板上端面配合的凸起，在下支撐板下方、支撐桿上設置有壓緊部件。本發明所述的徑向轉向架導向耦合裝置，其所述支撐桿上端通過鎖緊螺栓與連接 座鉸接。本發明所述的徑向轉向架導向耦合裝置，其在所述鎖緊螺栓與連接座之間設置有 連接襯套。本發明所述的徑向轉向架導向耦合裝置，其所述支撐桿上端通過球形軸承與鎖緊 螺栓鉸接。本發明所述的徑向轉向架導向耦合裝置，其所述導向耦合機構包括前、后導向架、 耦合拉桿和連接板，所述前、后導向架分別設置在徑向轉向架前、后端梁的外側，所述耦合 拉桿的兩端分別通過兩個連接板與前、后導向架鉸接，所述耦合拉桿與彈性約束裝置的連 接座連接。本發明所述的徑向轉向架導向耦合裝置，其所述兩個連接板的一端分別與對應的前、 后導向架鉸接，其另一端分別與耦合拉桿的兩端鉸接，兩個連接板和耦合拉桿呈Z形布置。本發明所述的徑向轉向架導向耦合裝置，其所述彈性約束裝置的連接座連接在耦 合拉桿的中點處。本發明所述的徑向轉向架導向耦合裝置，其所述彈性元件為橡膠墊。本發明在導向耦合機構的耦合拉桿上設置了彈性約束裝置，這樣，導向架能夠布 置在徑向轉向架前后端梁的外測，從而使機車徑向轉向架的軸距縮短，結構緊湊，充分利用 構架和車架的下部空間，并可將耦合拉桿布置在電機上部，直接傳遞動軸的牽引力和導向 時的旋轉力矩，保證了徑向性能，提高了徑向轉向架的運行安全性，而由導向架設置在徑向 轉向架前后端梁外側以致耦合拉桿加長所帶來的問題，通過彈性約束裝置的設置，能夠有 效保證耦合拉桿垂向剛度和力的傳遞，準確、安全的傳遞導向機構所產生的軸向力，同時又 不妨礙導向機構的徑向偏轉。
圖1是本發明的使用狀態圖。圖2是圖1的俯視圖。圖3是本發明中彈性約束裝置的結構示意圖。圖4是圖3的A-A剖面圖。圖中標記1為徑向轉向架，2為連接座，3為支撐桿，4a為上支撐板，4b為下支撐 板，5為彈性元件，6為支撐座，7為凸起，8為壓緊部件，9為鎖緊螺栓，10為連接襯套，11為 球形軸承，12a為前導向架，12b為后導向架，13為耦合拉桿，14為連接板，15為叉頭，16為 套環，17為墊圈。
具體實施例方式
下面結合附圖，對本發明作詳細的說明。
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并 不用于限定本發明。如圖1和2所示，一種徑向轉向架導向耦合裝置，包括導向耦合機構和彈性約束 裝置，所述導向耦合機構設置在徑向轉向架1上，所述導向耦合機構包括前、后導向架12a、 12b、耦合拉桿13和連接板14，所述前、后導向架12a、12b分別設置在徑向轉向架前、后端梁 的外側，所述耦合拉桿13的兩端分別通過兩個連接板14與前、后導向架12a、12b鉸接，所 述兩個連接板14的一端分別與對應的前、后導向架12a、12b鉸接，其另一端通過叉頭15分 別與耦合拉桿13的兩端鉸接，兩個連接板14和耦合拉桿13呈Z形布置，所述耦合拉桿13 的中點處與彈性約束裝置連接。如圖3和4所示，所述彈性約束裝置包括連接座2、支撐桿3和上、下支撐板4a、4b， 所述連接座2連接在耦合拉桿13的中點處，在所述上、下支撐板4a、4b之間設置有彈性元 件5，所述彈性元件為橡膠墊，所述橡膠墊設置在與徑向轉向架1連接的支撐座6的上、下支 撐面上，所述支撐桿3上端通過鎖緊螺栓9與連接座2鉸接，在所述鎖緊螺栓9與連接座2 之間設置有連接襯套10，所述支撐桿3上端通過球形軸承11與鎖緊螺栓9鉸接，所述鎖緊 螺栓通過套環16與連接座2連接在一起，在套環16與連接座2之間設置有墊圈17 ；所述 支撐桿3的下端依次穿過上支撐板4a、橡膠墊、支撐座6和下支撐板4b，在所述支撐桿4上 設置有與上支撐板4a上端面配合的凸起7，在下支撐板4b下方、支撐桿3上設置有壓緊部 件8，所述壓緊部件為與支撐桿螺紋連接的調節螺母，通過旋轉螺母以及支撐桿上凸起的配 合，通過上、下支撐板能將橡膠墊緊壓在支撐座與上、下支撐板之間。這樣，耦合拉桿可以通 過彈性約束裝置來保證其垂向剛度和力的傳遞，而耦合拉桿在橫向的平面運動通過彈性約 束裝置中的球形軸承、橡膠墊的剪切剛度和偏轉剛度來實現。經計算機仿真計算，導向耦合機構在沒有垂向支撐時，耦合拉桿的垂向剛度為 6. 5X104N/m，橫向剛度為2. 9 X 105N/m，失穩載荷只有92. 5kN。而在增加了彈性約束裝置以 后，當垂向支撐桿剛度為5 X 106N/m時，失穩載荷達到267kN，完全滿足承載要求和機構運動 關系的需要。在使用了本裝置后，當機車通過曲線時，導向機構在縱向蠕滑力的作用下，通過耦 合拉桿傳遞導向力矩，由于耦合拉桿本身的橫向剛度可以滿足要求，而垂向剛度雖然較小 但在設置了彈性約束裝置后完全能夠滿足力矩傳遞和縱向沖擊的要求。根據計算，在機車 通過最小曲線時，由于耦合拉桿與轉向架的縱軸線夾角很小，耦合拉桿在極限位置的縱向 移動量不超過5mm (正常運行時不超過2mm)，垂向變形可以忽略不計，彈性約束裝置中彈 性元件的剪切剛度和球形軸承完全滿足運動要求；而耦合拉桿在橫向的運動量均在Imm以 下，彈性元件的剪切剛度和偏轉剛度以及球形軸承也完全滿足橫向運動的要求。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精 神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
一種徑向轉向架導向耦合裝置，包括導向耦合機構，所述導向耦合機構設置在徑向轉向架(1)上，其特征在于還包括彈性約束裝置，所述彈性約束裝置包括連接座(2)、支撐桿(3)和上、下支撐板(4a、4b)，在所述上、下支撐板(4a、4b)之間設置有彈性元件(5)，所述彈性元件(5)設置在與徑向轉向架(1)連接的支撐座(6)的上、下支撐面上，所述支撐桿(3)上端與連接座(2)鉸接，其下端依次穿過上支撐板(4a)、彈性元件(5)、支撐座(6)和下支撐板(4b)，在所述支撐桿(4)上設置有與上支撐板(4a)上端面配合的凸起(7)，在下支撐板(4b)下方、支撐桿(3)上設置有壓緊部件(8)。
2.根據權利要求1所述的徑向轉向架導向耦合裝置，其特征在于所述支撐桿(3)上端 通過鎖緊螺栓(9)與連接座(2)鉸接。
3.根據權利要求2所述的徑向轉向架導向耦合裝置，其特征在于在所述鎖緊螺栓(9) 與連接座(2 )之間設置有連接襯套(10 )。
4.根據權利要求3所述的徑向轉向架導向耦合裝置，其特征在于所述支撐桿(3)上端 通過球形軸承(11)與鎖緊螺栓(9 )鉸接。
5.根據權利要求1至4中任意一項所述的徑向轉向架導向耦合裝置，其特征在于所 述導向耦合機構包括前、后導向架(12a、12b)、耦合拉桿(13)和連接板(14)，所述前、后導 向架(12a、12b)分別設置在徑向轉向架前、后端梁的外側，所述耦合拉桿(13)的兩端分別 通過兩個連接板(14)與前、后導向架(12a、12b)鉸接，所述耦合拉桿(13)與彈性約束裝置 的連接座(2)連接。
6.根據權利要求5所述的徑向轉向架導向耦合裝置，其特征在于所述兩個連接板 (14)的一端分別與對應的前、后導向架(12a、12b)鉸接，其另一端分別與耦合拉桿(13)的 兩端鉸接，兩個連接板(14)和耦合拉桿(13)呈Z形布置。
7.根據權利要求5所述的徑向轉向架導向耦合裝置，其特征在于所述彈性約束裝置 的連接座(2 )連接在耦合拉桿(13 )的中點處。
8.根據權利要求1所述的徑向轉向架導向耦合裝置，其特征在于所述彈性元件(5)為 橡膠墊。
全文摘要
本發明公開了一種徑向轉向架導向耦合裝置，包括導向耦合機構和彈性約束裝置，所述導向耦合機構設置在徑向轉向架上，所述彈性約束裝置與導向耦合機構連接。本發明在導向耦合機構的耦合拉桿上設置了彈性約束裝置，這樣，導向架能夠布置在徑向轉向架前后端梁的外測，從而使機車徑向轉向架的軸距縮短，結構緊湊，充分利用構架和車架的下部空間，并可將耦合拉桿布置在電機上部，保證了徑向性能，提高了徑向轉向架的運行安全性，而由導向架設置在徑向轉向架前后端梁外側以致耦合拉桿加長所帶來的問題，通過彈性約束裝置的設置，能夠有效保證耦合拉桿垂向剛度和力的傳遞，準確、安全的傳遞導向機構所產生的軸向力，同時又不妨礙導向機構的徑向偏轉。
文檔編號B61F5/22GK101962022SQ20101051137
公開日2011年2月2日 申請日期2010年10月19日 優先權日2010年10月19日
發明者張紅軍, 王坤全, 羅赟 申請人:南車資陽機車有限公司;羅赟;張紅軍