一種轉向架構架的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種轉向架構架，包括兩個側梁和至少一個橫梁，所述橫梁經由橡膠關節與側梁進行連接，使得連接點在鐵路機車車輛通過曲線時承受的垂向力得到緩沖，從而減小由垂向力產生的對轉向架構架的扭轉力矩，降低轉向架構架的扭轉剛度，從而降低輪重減載率，減小脫軌系數，提高列車運行安全性。
【專利說明】一種轉向架構架
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及鐵路機車車輛領域，尤其涉及一種轉向架構架。
【背景技術】
[0002]隨著科技的進步，鐵路機車車輛因其方便、快捷、安全，越來越成為人們日常出行或運輸優選的交通工具，因此，車輛的安全性是進行設計時首要考慮的問題。
[0003]當車輛通過曲線時，通常有兩個指標評價車輛的脫軌可能性，一個是脫軌系數，SP輪軌間的橫向力Q與垂直力P的比值，其中垂向力通常為輪重。對于一輛行進中的列車，其自身的重量和所承受的載重通常一定，所以傳遞到輪對的重量也一定，在輪重一定的情況下，行車速度越大，曲線半徑越小，橫向力越大，脫軌系數越大，車輛發生脫軌的可能性越大。但是當輪重較小時，一個小的橫向力就有可能使列車發生脫軌，所以要通過另一個指標——輪重減載率，即輪對垂向減載量Λ P與垂向力P之比，來評價車輛脫軌可能性。在輪重一定的情況下，輪對減載量越大，列車越容易發生脫軌。我國對轉向架的設計制定了相關標準，例如動車組的轉向架要達到脫軌系數小于0.8，車輪減載率小于等于0.6。
[0004]降低輪對減載量常用的方式是改變一系懸掛的剛度或靜撓度。一系懸掛裝置是在車輛構架和輪對軸箱之間設置的彈簧和減震器系統，用于緩和軌道對機車的沖擊和振動，改善部件工作可靠性和乘客的舒適度。由于輪對減載量與一系懸掛剛度成正比，與一系懸掛靜撓度成反比，所以現有技術一般通過降低一系懸掛剛度，增大其靜撓度的方式來減小輪重減載率，但是會造成車輛在從空車到滿載變化時，車廂地板面高度變化太大而導致車輛的平穩性降低，影響乘客的舒適度。
[0005]還有一種降低輪對減載量的方式是降低車輛轉向架構架的剛度。轉向架是鐵路機車車輛上最重要的部件之一，它直接承載車體自重和載重，引導車輛沿鐵路軌道運行，保證車輛順利通過曲線，并具有減緩來自車輛運行帶來的震動和沖擊的作用。轉向架構架是轉向架的骨架，用以聯系轉向架各組成部分和傳遞各方向的力，并用來保持車軸在轉向架內的位置，一般由左、右兩個側梁及一個或幾個橫梁組成，其中橫梁包括端梁。側梁不僅是向輪對(或輪組)傳遞垂向力、橫向力和縱向力的主要構件，還用來規定輪對的位置。橫梁用于保證構架在水平面內的剛度，保持各軸的平行及承托牽引電動機等部件。
[0006]當車輛在通過曲線時，為了防止僅靠外側軌道對外側輪對的壓力提供向心力而導致軌道變形和行車的危險性，外側的軌道往往比內側軌道稍高一些，形成軌道超高，因此，當外側行進方向較前的車輪先爬高時，使得和這個車輪連接的轉向架構架自身形成一個扭矩，扭轉剛度越大，輪對減載率越大，列車越容易脫軌。現代機車轉向架構架有鑄造和焊接兩種形式，其中鑄鋼構架在鉛垂和水平面內抗彎、抗扭強度和剛度都較大，機械加工量小，材料利用較好，但對鑄造工藝要求較高，且構架較重，造價較高。我國鐵路機車車輛的轉向架普遍采取的是整體焊接式構架，由兩個側梁和至少一個橫梁組焊而成，這種整體焊接式構架重量輕，使用材料經濟，安全可靠且技術成熟普及，但是轉向架的扭轉剛度很大，當車輛在線路扭曲嚴重的情況下，很有可能發生脫軌，造成人員的傷亡。[0007]為了降低轉向架的扭轉剛度，現有技術一通過改變橫梁的幾何結構，使用四塊柔性鋼板呈交叉型布置將柔性橫梁和側梁連接在一起，實現構架的柔性，但是這樣的橫梁結構復雜，不易設置安裝座，而且改造過程復雜，成本較高。現有技術二采用組合式構架，構架由兩個側梁和一個搖枕組成，搖枕和左右側梁分別通過轉動鉸鉸接，使得兩個側梁的點頭運動完全釋放，從而達到轉向架扭轉剛度變小的目的。但是這種組合式構架對我國現有車輛轉向架的結構改造較大，成本也較高。
實用新型內容
[0008]為了解決上述問題，本實用新型提供了一種轉向架構架，在不改變現有轉向架整體構架的情況下，采用將橫梁和側梁通過橡膠關節進行連接的方式，有效地降低了轉向架的扭轉剛度，提高車輛的安全性，降低了改造成本。
[0009]本實用新型實施例提供了一種轉向架構架，所述至少一個橫梁的至少一端經由橡膠關節與側梁按軸向固定方式進行連接。
[0010]優選的，所述軸向固定方式包括:橡膠關節通過橫梁擋肩、側梁通孔端面、隔環和蓋板進行軸向固定。
[0011]優選的，所述橫梁與橡膠關節的內圈以及側梁和橡膠關節的外圈均采用無間隙配
口 O
[0012]優選的，所述無間隙配合包括過盈配合。
[0013]優選的，所述構架包括包括兩個側梁和一個橫梁，橫梁和側梁的兩個連接點都設有橡膠關節。
[0014]優選的，所述所述構架包括兩個側梁和至少兩個橫梁，所述橡膠關節的設置呈對角線分布。
[0015]優選的，所述轉向架構架包括兩個側梁和兩個橫梁，在所述側梁和橫梁的四個連接處都設置橡膠關節。
[0016]優選的，所述轉向架構架包括兩個側梁和三個橫梁，在所述一個側梁的前兩個連接處和另一個側梁的后兩個連接處設置橡膠關節；或，
[0017]分別在兩個側梁的第一個和最后一個連接處設置橡膠關節；或，
[0018]在所有的連接處都設置橡膠關節。
[0019]優選的，所述橡膠關節整體為橡膠層結構。
[0020]優選的，所述橡膠關節內部采用薄圓環狀橡膠層結構。
[0021]本實用新型實施例還提供了一種轉向架側梁，所述側梁上設有通孔，使側梁和橡膠關節的外圈無間隙配合。
[0022]優選的，所述側梁上通孔的橫截面為圓形。
[0023]本實用新型實施例還提供了一種轉向架橫梁，所述橫梁端部設有擋肩，使橡膠關節與側梁和橫梁進行軸向固定，并使橫梁與橡膠關節的內圈無間隙配合。
[0024]優選的，所述擋肩為圓環狀。
[0025]本實用新型通過將轉向架的橫梁經由橡膠關節與側梁進行連接，使得連接點在鐵路機車車輛通過曲線時承受的垂向力得到緩沖，從而減小由垂向力產生的對轉向架構架的扭轉力矩，降低轉向架構架的扭轉剛度，從而降低輪重減載率，減小脫軌系數，提高列車運行安全性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0027]圖1為本實用新型實施例的轉向架構架圖；
[0028]圖2為本實用新型實施例的橡膠關節連接圖。
【具體實施方式】
[0029]為了使本【技術領域】的人員更好地理解本實用新型方案，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0030]本實用新型提供了一種轉向架構架，包括兩個側梁和至少一個橫梁。在實際應用中，側梁的數量一般都固定為兩個，橫梁數量的多少主要根據轉向架構架的強度、剛度和轉向架具體部件的安裝懸掛的需要，例如“H”形構架和“ 口 ”字形構架柔性較好，當由集中載荷作用在構架上時，它們能通過自身的變形將集中載荷部分傳遞給其他部分，代表車系分別為我國CRH2動車和德國ICEl高速動車；而“目”字形構架剛性最大，在各種載荷作用下幾乎不能變形，容易出現應力集中而導致裂紋的出現，代表車系為我國DF4型內燃機車和SS3型電力機車。由于本實用新型基本適用于所有鐵路機車車輛的轉向架，包括動車、輕軌、地鐵等，所以本實用新型對橫梁的個數不作限定。在本實施例中，選擇A、B型傳統轉向架式城軌車輛，這種類型車輛的特點是轉向架構架包括兩個側梁和兩個橫梁，屬于“ II ”形構架，具有一定的柔性，并且車軸軸距遠大于橫梁縱向間距。參見圖1，本實施例的轉向架構架包括側梁101、側梁102、橫梁103和橫梁104。
[0031]由于橡膠關節具有彈性，在橫梁和側梁的連接處設置橡膠關節，緩沖了車輛在通過曲線時傳遞到連接處的垂向的力而形成的整個構架的扭轉力矩，克服了現有技術將側梁和橫梁直接焊接起來而缺乏柔性的缺點，降低了轉向架構架的扭轉剛度。同時，橡膠關節也具有較大的徑向剛度和橫向剛度，使得轉向架構架具有足夠的剛度，保證了轉向架的安全性和各零部件之間的位置關系。本實用新型對側梁和橫梁之間選擇幾個連接點使用橡膠關節也不作限定。但是在實際應用中，為了使得轉向架構架具有較小的扭轉剛度，通常在兩個側梁上分別選擇至少一個連接點設置橡膠關節，并且數量相同，其他連接點采用焊接、鉸接或其他連接方式。本實用新型對橡膠關節的分布問題也不作具體限定，但是對于包括至少兩個橫梁的轉向架，優選橡膠關節呈對角線分布，即如果轉向架構架包括兩個側梁和一個橫梁，則在兩個連接處都設置橡膠關節；如果轉向架構架包括兩個側梁和兩個橫梁，則在設置兩個橡膠關節并呈對角線分布，或者在每一個連接處都設置橡膠關節；如果轉向架構架包括兩個側梁和三個橫梁，則在一個側梁的前兩個連接處和另一個側梁的后兩個連接處設置橡膠關節，或者分別在兩個側梁的第一個和最后一個連接處設置橡膠關節，再或者在所有的連接處都設置橡膠關節等等。以此類推。本實施例在兩個側梁和兩個橫梁的四個連接處都設置橡膠關節，即側梁101、102與橫梁103、104之間通過4個橡膠關節107連接，這種連接方式充分利用了橡膠關節的彈性和A、B型城軌車輛軸距遠大于橫梁縱向間距的杠桿放大作用，有效降低了轉向架的扭轉剛度，減小車輪輪重減載率，降低脫軌系數，提高轉向架的線路扭曲跟隨性和適應性，特別是提高順坡率大、線路扭曲嚴重情況下的運行安全性。
[0032]本實用新型中，所述橫梁與橡膠關節的內圈以及側梁和橡膠關節的外圈均采用無間隙配合，使得橫梁和側梁之間不存在相對運動，無間隙配合方式包括過渡配合、過盈配合等等。過盈配合是指具有過盈(包括最小過盈等于零)的配合，此時，孔的公差帶在軸的公差帶之下；過渡配合是指可能具有間隙或過盈的配合，此時孔的公差帶與軸的公差帶交疊。本實用新型對采用哪種無間隙配合的方式不作具體限定。本實施例中，優選橡膠關節107的內圈與橫梁管106過盈連接，外圈與側梁通孔105過盈配合。
[0033]本實用新型中，所述轉向架的橫梁和側梁采用軸向固定方式經由橡膠關節進行連接。軸向固定方式包括采用軸肩/軸環、圓螺母、圓錐面、彈性擋圈、鎖緊擋圈、軸端擋板等進行固定。其中軸向固定采用軸肩/軸環結構簡單可靠，能承受較大的軸向力；采用圓螺母也固定可靠，能承受較大的軸向力，但是需要防松措施，例如需要增加止動墊圈或圓螺母等，結構較復雜；采用圓錐面進行固定，拆裝較方便，能承受沖擊載荷，但是錐面加工較麻煩；采用彈性擋圈結構簡單緊湊，但是只能承受較小的軸向力，可靠性差；采用軸端擋圈可承受劇烈的振動和沖擊載荷，但是也需要采取防松措施；采用鎖緊擋圈結構簡單，但是不能承受較大的軸向力，有沖擊、振動場合時應采取防松措施；采用軸端擋板結構簡單，適用于軸端定位和固定，但只能承受較小的軸向力。在實際應用中，根據承受的軸向力的大小或連接方式來選擇軸向固定方式。本實施例中，參見圖2，由于橡膠關節與橫梁和側梁采用過盈連接，且需要承受較大的軸向力，所以其軸向固定方式采用橡膠關節107兩端通過橫梁擋肩、側梁通孔端面、隔環108和蓋板109進行橫向固定。
[0034]為了和所述橡膠關節的連接相適應，本實用新型還提供了一種轉向架側梁和一種轉向架橫梁，其中側梁上設有通孔，橫梁端部設有擋肩，使橡膠關節與側梁和橫梁進行軸向固定，并與側梁和橫梁進行無間隙配合。本實用新型對側梁上通孔的橫截面形狀不作限定，可以為圓形、矩形、菱形等等，因此，對與此相適應的橡膠關節的外圈橫截面形狀也不作限定，即如果孔的橫截面為圓形，橡膠關節外圈的橫截面也為圓形；如果孔的橫截面為矩形，橡膠關節的外圈的橫截面也為矩形。由于橫梁整體為圓柱狀，橡膠關節內圈的橫截面形狀又間接影響到橫梁端部擋肩的形狀，所以如果橡膠關節內圈橫截面為圓形，橫梁端部擋肩的形狀即為環形；如果橡膠關節內圈橫截面為正方形，那么橫梁端部擋肩的形狀即為外圈圓形、內圈正方形等等。本實用新型對橫梁端部擋肩的形狀不作限定，也即對橡膠關節內圈的橫截面形狀不作限定。本實施例中，由于圓受力均勻，不存在應力集中問題，所以優選側梁的通孔橫截面為圓形，因此橡膠關節外圈的橫截面也為圓形；優選橫梁端部擋肩的形狀為圓環形，因此橡膠關節內圈的橫截面為圓形。
[0035]關于橡膠關節的組成，可以整體都由橡膠層組成，也可以將橡膠層設置在橡膠關節內部，即作為一個夾層，外部由金屬或塑料等其他材質組成。如果為后者，橡膠關節內部可采用薄圓環狀橡膠層結構，也可隨著上述橡膠關節內外圈的形狀改變而改變，即為薄矩形環狀橡膠層結構、薄菱形環狀橡膠層結構等等，本實施例優選橡膠層設置在橡膠關節內部，并且為薄圓環狀，保證構架具有較大的抗菱剛度，使得轉向架同向的前后輪對在行進過程中減少蛇形運動，提高列車的運行穩定性。
[0036]以上所述僅是本實用新型的【具體實施方式】，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種轉向架構架，包括兩個側梁和兩個橫梁，其特征在于，所述轉向架構架車軸軸距大于橫梁縱向間距，所述橫梁的兩端經由橡膠關節與側梁按軸向固定方式進行連接。
2.根據權利要求1所述的轉向架構架，其特征在于，所述軸向固定方式包括:橡膠關節通過橫梁擋肩、側梁通孔端面、隔環和蓋板進行軸向固定。
3.根據權利要求1所述的轉向架構架，其特征在于，所述橫梁與橡膠關節的內圈以及側梁和橡膠關節的外圈均采用無間隙配合。
4.根據權利要求3所述的轉向架構架，其特征在于，所述無間隙配合包括過盈配合。
5.根據權利要求1所述的轉向架構架，其特征在于，所述轉向架構架包括兩個側梁和兩個橫梁，在所述側梁和橫梁的四個連接處都設置橡膠關節。
6.根據權利要求1-5任意一項所述的轉向架構架，其特征在于，所述橡膠關節整體為橡膠層結構。
7.根據權利要求1-5任意一項所述的轉向架構架，其特征在于，所述橡膠關節內部采用薄圓環狀橡膠層結構。
【文檔編號】B61F5/52GK203496922SQ201320264731
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年5月15日 優先權日:2013年5月15日
【發明者】楊穎 , 鄧小星 申請人:南車株洲電力機車有限公司