CN101342908A - 一种铁路货车弹性旁承 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种铁路货车弹性旁承，包括，弹性体，用于向车体提供旁承垂向上的作用力；旁承磨耗板，由所述弹性体支承并与车体的上旁承磨耗板常接触，以便提供适当的摩擦系数；旁承座，用于容纳所述弹性体；在旁承纵向上，所述旁承座外侧壁的顶部安装有支承磨耗板，所述支承磨耗板的摩擦系数为0.1±0.05；所述支承磨耗板顶部的高度低于所述旁承磨耗板顶部的高度，以便防止车体侧摆角度过大，以及降低车体曲线通过时的回转阻力矩。支承磨耗板与上旁承磨耗板为面接触，支承磨耗板尺寸较小；因支承磨耗板占用空间小，便于减小旁承纵向尺寸，减轻旁承重量，降低制造成本。本发明可在所有车辆上装用，扩大了JC型双作用弹性旁承的使用范围。

Description

一种铁路货车弹性旁承

技术领域

本发明涉及转向架和车辆底架间的连接装置，具体来说是一种铁路货车弹性旁承。

背景技术

铁路货车一般包括车体、转向架、制动装置、车钩缓冲装置等部分组成。其中，转向架的作用是支承车体，引导车辆沿轨道行驶，并承受来自车体及线路的各种载荷。车体与转向架通过心盘和旁承连接成一体，其中，心盘设置在转向架中部，主要承担垂直载荷；旁承设置在心盘两侧，主要防止车体侧摆角度过大。旁承主要有两种：一种为间隙(刚性)旁承，可防止车体侧摆角度过大；另一种为弹性旁承，不仅可起到防止车体侧摆角度过大的作用，还可增加车体与转向架间的回转阻力矩，以便提高车辆的运行速度。目前，国内外大部分快速铁路货车转向架均采用弹性旁承，以下简要进行说明。

请参考图1，该图是现有技术中一种弹性旁承的结构示意图。图1所示弹性旁承为一种JC型双作用弹性旁承(以下简称旁承)，包括弹性体1、滚子2、滚子轴3、旁承磨耗板4、旁承座5等部件：弹性体1提供垂向作用力；旁承磨耗板4通过与上旁承磨耗板7的作用，以提供适宜的摩擦系数；弹性体1、旁承磨耗板4两者联合作用，可增大回转阻力矩，提高车辆的运行速度；滚子2可防止车体摆动角度过大，同时，当整个旁承垂向作用力过大时，滚子2通过滚动(摩擦系数为0.1)可有效降低该时刻的回转阻力矩，以提高车辆的曲线通过能力；旁承座5、滚子轴3容纳在旁承盒6内，分别为弹性体1、滚子2提供支承。这种旁承，通过选取适当的回转阻力矩，既适当增加了车辆的回转阻力矩，又防止了回转阻力矩过大；换而言之，既可提高车辆的运行速度，又可改善车辆的曲线通过能力。这种旁承因设计比较合理，目前已在我国铁路货车上大量装车使用。

但是，该旁承中采用了滚子结构，其尺寸大，重量重，制造成本比较高；同时，由于尺寸大，该弹性旁承容易与其它车辆零部件干涉，在有些车辆上实施起来比较困难。特别地，上述问题并不能简单地通过缩小旁承尺寸的途径加以解决，这是因为：

一方面，在重车工况下，车体摆动在滚子2上产生的力较大(最大力约为15t)，必须保证滚子2具有一定的强度；同时，滚子2与上旁承磨耗板7为线接触，其产生的应力为接触应力，因接触应力与滚子2的直径强相关，由此滚子2的直径不能太小，也就使得滚子2在旁承纵向占用的空间基本固定。

另一方面，旁承的疲劳可靠性与弹性体1的承载面积(纵向尺寸与横向尺寸的乘积)强相关，弹性体1承载面积越大，旁承可靠性较高，反之，弹性体1承载面积越小，旁承可靠性降低；为保证旁承的可靠性，弹性体1应具有较大的承载面积，这使得弹性体1在旁承纵向占用的空间也已基本固定。

目前，该种旁承的滚子2及旁承体在旁承纵向的尺寸已基本用到极限，不可能再进一步进行缩小。

请参考图2，该图是现有技术中另一种弹性旁承的结构示意图。如图2所示的旁承，也包括弹性体1、滚子2、旁承磨耗板4、旁承座5等部件，整个旁承由旁承盒6容纳，其基本结构及工作原理与前例大致相同，区别在于弹性体1为类“T”字型锲入结构。该种旁承具有结构简单、尺寸较小的特点，但由于仍采用滚子结构，弹性体1因受空间限制而只能采用较小的尺寸，其承载面积较小，由此存在一定的可靠性问题。

基于以上原因，现有性能优良的JC型双作用弹性旁承无法在所有车辆上装用，其使用范围受到一定限制。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种铁路货车弹性旁承，在保留JC型双作用弹性旁承结构优点的基础上，可缩小旁承尺寸，降低旁承重量，降低制造成本。

为解决以上技术问题，本发明提供的铁路货车弹性旁承，其技术方案是：包括，弹性体，用于向车体提供旁承垂向上的作用力；旁承磨耗板，由所述弹性体支承并与车体的上旁承磨耗板常接触，以便提供适当的摩擦系数；旁承座，用于容纳所述弹性体；在旁承纵向上，所述旁承座外侧壁的顶部安装有支承磨耗板，所述支承磨耗板的摩擦系数为0.1±0.05；所述支承磨耗板顶部的高度低于所述旁承磨耗板顶部的高度，以便防止车体侧摆角度过大，以及降低车体曲线通过时的回转阻力矩。

优选地，所述支承磨耗板的底部设置有第一定位销，所述旁承座外侧壁的顶部上设置有第一定位孔；所述第一定位销与所述第一定位孔之间为过盈配合。

优选地，在旁承横向上，所述支承磨耗板的两侧分别设置有先向下再向内弯折的第一挂钩，所述旁承座外侧壁的两侧分别设置有向外凸出并与所述第一挂钩配合的第二挂钩。

优选地，在旁承纵向上，所述支承磨耗板底部设置有向下凸出的第一安全挡块，所述旁承座外侧壁的两侧分别设置有向上凸出并与所述第一安全挡块配合的第二安全挡块。

优选地，所述支承磨耗板顶部的中央部分为平面，所述支承磨耗板顶部除中央部分外的部分为圆弧面。

优选地，在旁承纵向上，所述旁承座外侧壁的顶部设置有向外延伸的扩展部。

优选地，还设置有容纳所述旁承座的旁承盒，以便将所述铁路货车弹性旁承安装在转向架上；所述扩展部的宽度大致等于所述旁承盒的侧壁厚度。

优选地，所述支承磨耗板为高分子合成材料制成。

优选地，在旁承纵向上，所述弹性体在装入所述旁承座前的尺寸大于所述弹性体在装入所述旁承座后的尺寸。

优选地，所述弹性体的顶部设置有第二定位销，所述旁承磨耗板的底部设置有第二定位孔；所述第二定位销与所述第二定位孔之间为过盈配合。

与现有技术相比，本发明的铁路货车弹性旁承，沿用了现有JC型双作用弹性旁承的基本结构，从而继承了现有JC型双作用弹性旁承的优良性能。本发明铁路货车弹性旁承采用低摩擦系数的支承磨耗板代替滚子，从而可减小旁承的安装空间，扩大JC双作用弹性旁承的使用范围。具体而言，支承磨耗板与上旁承磨耗板为面接触，由于面接触应力要远远小于线接触应力，因而有利于减小支承磨耗板的尺寸；相对于滚子，本发明中支承磨耗板占用空间较小，由此可以减小弹性旁承的纵向尺寸，便于在所有车辆上装用，扩大JC双作用弹性旁承的使用范围；此外，在结构尺寸减小的基础上，也必然减轻旁承重量，降低旁承制造成本。

附图说明

图1是现有技术中一种弹性旁承的结构示意图；

图2是现有技术中另一种弹性旁承的结构示意图；

图3是本发明铁路货车弹性旁承的结构示意图；

图4是图3中弹性体与旁承座的装配示意图；

图5是图3所示弹性旁承在自由状态时的示意图；

图6是图3所示弹性旁承在工作状态时的示意图；

图7是图3中支承磨耗板与旁承座在旁承横向上的装配示意图；

图8是图3中支承磨耗板与旁承座在旁承纵向上的装配示意图；

图9是图3中支承磨耗板、旁承座及上旁承磨耗板的局部放大图；

图10是图3中旁承座与旁承盒的放大图；

具体实施方式

为便于描述，现将有关术语解释如下：

转向架，把两个轮对用专门的构架组成的小车，称为转向架；车体就支承在两个转向架上。为便于曲线通过，车体与转向架之间可以相对转动。

回转阻力矩，使车体与转向架之间在水平面内相对转动所需要提供的力矩。回转阻力矩由心盘和旁承两部分组成，理论上，没有弹性旁承的车辆空车的回转阻力矩严重不足，而重车的回转阻力矩仅略微不够，因此弹性旁承重点是为空车而设计。当车辆通过曲线时，特别是重车通过曲线时，旁承垂向力会成倍增大，此时只能通过减少摩擦系数的办法减少回转阻力矩，以保证车辆重车的曲线通过能力。因此，正常情况弹性旁承会增大车辆的回转阻力矩，以提高车辆运行速度，但车辆曲线通过性能将降低，因此需要折中处理。

旁承纵向，位于水平面内，平行于车体纵向。

旁承横向，位于水平面内，垂直于车体纵向。

旁承垂向，与旁承纵向、旁承横向正交，三者方向按右手定则确定。

本发明的基本构思是，采用低摩擦系数的支承磨耗板代替滚子，既保留了现有双作用弹性旁承的结构优点，又减小旁承安装空间，提高双作用弹性旁承的使用范围。

本发明铁路货车弹性旁承的工作原理与现有JC型双作用弹性旁承的工作原理基本相同，简要说明如下：

在直线上，弹性体因为有一定的预压缩，产生一个垂向作用力，旁承磨耗板提供摩擦系数，两者配合增大回转阻力矩，提高车辆的运行速度。

在曲线上，当车辆侧滚时，上旁承磨耗板与支承磨耗板接触，此时弹性体提供的垂向力为固定值，而其余垂向力由支承磨耗板承担。受车辆结构影响，该垂向力不可能通过其他办法减小，而只能通过减小摩擦系数的方法降低该时刻的回转阻力矩。为实现上述目的，本发明设置小摩擦系数的支承磨耗板，其作用相当于现有JC型双作用弹性旁承中的滚子。

下面结合具体实施方式与附图进一步进行说明。

请参考图3，该图是本发明铁路货车弹性旁承的结构示意图，该图为旁承纵向上的截面图。该铁路货车弹性旁承，包括弹性体1、旁承磨耗板4、支承磨耗板8、旁承座5，其中：

弹性体1，向车体提供旁承垂向上的作用力；

旁承磨耗板4，由弹性体1支承并与车体的上旁承磨耗板7常接触，以提供适宜的摩擦系数；

旁承座5，容纳弹性体1，并为所述支承磨耗板8提供支承；

支承磨耗板8，安装在旁承纵向上的旁承座5的外侧壁顶部，所述支承磨耗板的摩擦系数为0.1±0.05；并且，该支承磨耗板8顶部的高度低于旁承磨耗板4顶部的高度，以便防止车体侧摆角度过大，以及降低车体曲线通过时的回转阻力矩。

该弹性旁承设置有，旁承磨耗板4，为常接触受力，所受力大小基本恒定；支承磨耗板8，只有在车辆通过曲线时才受力，受力大小变化范围较大。本发明弹性旁承中，支承磨耗板8的作用与现有JC型双作用弹性旁承中滚子2的作用基本相同，由此继承了现有JC型双作用弹性旁承的优良性能。该弹性旁承，既可以适当增加车体的回转阻力矩，又可防止回转阻力矩过大，从而既提高了车辆的运行速度，又改善了车辆的曲线通过能力。具体是：

弹性体1为车体提供垂向作用力，旁承磨耗板4提供适宜的摩擦系数，两者联合作用增大回转阻力矩，提高车辆的运行速度；支承磨耗板8可防止车体摆动角度过大；同时，当整个旁承垂向作用力过大时，通过小摩擦系数(0.1±0.5)的支承磨耗板8可有效降低该时刻的回转阻力矩，提高车辆的曲线通过能力。

特别地，采用小摩擦系数的支承磨耗板8代替滚子2，可减小旁承的安装空间，扩大JC双作用弹性旁承的使用范围。具体而言，支承磨耗板8与上旁承磨耗板7为面接触，由于面接触应力要远远小于线接触应力，因而有利于减小支承磨耗板8的尺寸；相对于滚子2而言，支承磨耗板8占用空间较小，由此可以减小弹性旁承的纵向尺寸，便于在所有车辆上装用，扩大JC双作用弹性旁承的使用范围；此外，在旁承结构尺寸减小的基础上，也必然减轻旁承重量，降低旁承制造成本。

本发明还可进一步进行改进，如下述。

请参考图4，该图是图3中弹性体与旁承座的装配示意图。本发明中，所述弹性体1主要由橡胶和金属骨架硫化而成，由中间橡胶体1-1、上承板1-2、侧面橡胶1-3、侧板1-4、下承板1-5等部分组成，优选为整体硫化结构。

本发明中，所述弹性体1的运动方式有两种：垂向运动和纵向运动，其中，上承板1-2相对旁承座5有垂向运动；侧板1-4与旁承座5纵向有预压缩，且侧板1-4设置有上下止挡，因此侧板1-4没有相对于旁承座5的垂向运动；侧板1-4与上承板1-1之间存在相对垂直运动，具体是通过侧面橡胶1-3的剪切变形来实现。

如图4所示，在旁承纵向上，弹性体1与旁承座5纵向有经计算好的预压缩，即弹性体1在装入旁承座5前的尺寸L0大于弹性体1在装入旁承座5后的尺寸L1。这样，当弹性体1受到纵向力作用(该力由车体相对转向架回转产生)时，弹性体1不会与旁承座5纵向分离；而在弹性体1相对旁承座5垂向运时，因侧板1-4相对旁承座5没有垂向运动，侧板1-4不存在磨耗，即弹性体1与旁承座5不会产生磨耗，为无磨耗设计结构。

请同时参考图5、图6，其中，图5是图3所示弹性旁承在自由状态时的示意图；图6是图3所示弹性旁承在工作状态时的示意图。所述旁承磨耗板4为高分子合成材料，工作状态时，弹性体1有垂向的预压缩量。如图5、图6所示，相对于旁承座5的底部，旁承磨耗板4顶部在自由状态时的高度为H0，旁承磨耗板4顶部在工作状态时的高度为H1；前者大于后者，两者之差为DH。由此，通过弹性体1的预压缩，使得弹性体1与旁承磨耗板4始终存在垂向载荷，不易分离。

特别地，弹性体1的顶部设置有至少一个第二定位销1-2-1，旁承磨耗板4的底部设置有至少一个第二定位孔4-1；优选地，第二定位销1-2-1与第二定位孔1-2之间为过盈配合。优选地，第二定位销1-2-1为圆销，第二定位孔1-2为圆孔；优选地，第二定位销1-2-1与第二定位孔1-2均为两个。由此，将旁承磨耗板4与弹性体1连接在一起，其结构简单、固定可靠；由于旁承磨耗板4为易损耗件，该结构便于旁承磨耗板4的更换。

以下对支承磨耗板8的装配进行说明。

请参考图7，该图是图3中支承磨耗板与旁承座在旁承横向上的装配示意图。如图7所示，支承磨耗板8的底部设置有至少一个第一定位销8-1，旁承座5外侧壁的顶部上设置有至少一个第一定位孔5-1；所述第一定位销8-1与所述第一定位孔5-1之间为过盈配合。优选地，第一定位销8-1为圆销，第一定位孔5-1为圆孔；优选地，第一定位销8-1与第一定位孔5-1均为两个。由此，通过第一定位销8-1、第一定位孔5-1将支承磨耗板8与旁承座5外侧壁的顶部牢靠地连接在一起。

特别地，为防止支承磨耗板8与上旁承磨耗板7不接触时松动脱落，采用挂钩方式将支承磨耗板8与旁承座5连接起来。如图7所示，在旁承横向上，支承磨耗板8的两侧分别设置有先向下再向内弯折的第一挂钩8-2，旁承座5外侧壁的两侧分别设置有向外凸出并与第一挂钩8-2配合的第二挂钩5-2。本发明中，支承磨耗板8为高分子合成材料制成，具有适当的弹性，可产生一定弹性变形；假定两个第一挂钩8-2之间变形后的尺寸为L2，两个第二挂钩5-2之间的尺寸为L3，有L2＞L3。组装时利用支承磨耗板8在旁承横向上的变形，就可将所述第一挂钩8-2、第二挂钩5-2顺利安装到位，其结构简单、固定可靠。

请参考图8，该图是图3中支承磨耗板与旁承座在旁承纵向上的装配示意图。如图8所示，在旁承纵向上，所述支承磨耗板8底部设置有向下凸出的第一安全挡块8-3，所述旁承座5外侧壁的两侧分别设置有向上凸出并与第一安全挡块8-3配合的第二安全挡块5-3；由此，通过第一安全挡块8-3、第二安全挡块5-3的配合，可进一步地增加旁承纵向受力时的安全性。

另外，支承磨耗板8顶部外形也可进一步改进，如下所述。

请参考图9，该图是图3中支承磨耗板、旁承座及上旁承磨耗板的局部放大图。如图9所示，支承磨耗板8顶部的中央部分为平面，支承磨耗板7顶部除中央部分外的部分为圆弧面，其中，中央部分宽度L4、圆弧半径R可视情确定。因支承磨耗板8顶部设计为圆弧与小平面圆滑过渡连接结构，便于在工作状态时测量支承磨耗板8与旁承磨耗板4之间的间隙H3，同时也使得支承磨耗板8受力更加合理。

此外，旁承座的结构也可进一步改进，简要说明如下：

请参考图10，该图是图3中旁承座与旁承盒的放大图。本发明设置有容纳所述旁承座5的旁承盒6，以便于将所述铁路货车弹性旁承安装在转向架上，特别地，所述旁承座5外侧壁的顶部设置有向外延伸的扩展部5-4。优选地，扩展部5-4的宽度L5大致等于旁承盒6的侧壁厚度。该种结构中，旁承座5纵向端部伸出一部分后，在同等情况下可有效减小旁承盒6的纵向尺寸L6，以进一步减小旁承的安装尺寸。

以上对本发明弹性旁承的基本型及改进型进行了说明，实际上，还可将以上改进点进行组合。这种弹性旁承，具有更多的优点：采用低摩擦系数支承磨耗板8的滑动摩擦代替滚子2的滚动摩擦，因采用平面接触代替线接触，可降低接触应力便于减小旁承尺寸；高分子合成材料支承磨耗板8与旁承座5采用过盈配合，并组合挂钩方式连接，可保证两者连接可靠；支承磨耗板8顶部的采用圆弧与小平面连接的结构，便于测量支承磨耗板8与旁承磨耗板4之间的间隙；弹性体1与旁承座5纵向采用预压缩组装，保证弹性体1纵向无磨耗；支承磨耗板8与旁承座5采用安全挡，提高安全性；支承磨耗板8与弹性体1的安装座设计为一体，减少安装空间；旁承座1纵向端部伸出一部分，进一步有效减小旁承盒6的纵向尺寸。

本发明的铁路货车弹性旁承，结构尺寸较小，重量较轻，制造成本较低，便于在所有车辆上装用，可以扩大JC双作用弹性旁承的使用范围。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1、一种铁路货车弹性旁承，包括，弹性体，用于向车体提供旁承垂向上的作用力；旁承磨耗板，由所述弹性体支承并与车体的上旁承磨耗板常接触，以便提供适当的摩擦系数；旁承座，用于容纳所述弹性体；其特征在于：在旁承纵向上，所述旁承座外侧壁的顶部安装有支承磨耗板，所述支承磨耗板的摩擦系数为0.1±0.05；所述支承磨耗板顶部的高度低于所述旁承磨耗板顶部的高度，以便防止车体侧摆角度过大，以及降低车体曲线通过时的回转阻力矩。

2、如权利要求1所述的铁路货车弹性旁承，其特征在于：所述支承磨耗板的底部设置有第一定位销，所述旁承座外侧壁的顶部上设置有第一定位孔；所述第一定位销与所述第一定位孔之间为过盈配合。

3、如权利要求2所述的铁路货车弹性旁承，其特征在于：在旁承横向上，所述支承磨耗板的两侧分别设置有先向下再向内弯折的第一挂钩，所述旁承座外侧壁的两侧分别设置有向外凸出并与所述第一挂钩配合的第二挂钩。

4、如权利要求3所述的铁路货车弹性旁承，其特征在于：在旁承纵向上，所述支承磨耗板底部设置有向下凸出的第一安全挡块，所述旁承座外侧壁的两侧分别设置有向上凸出并与所述第一安全挡块配合的第二安全挡块。

5、如权利要求1所述的铁路货车弹性旁承，其特征在于：所述支承磨耗板顶部的中央部分为平面，所述支承磨耗板顶部除中央部分外的部分为圆弧面。

6、如权利要求1所述的铁路货车弹性旁承，其特征在于：在旁承纵向上，所述旁承座外侧壁的顶部设置有向外延伸的扩展部。

7、如权利要求6所述的铁路货车弹性旁承，其特征在于：还设置有容纳所述旁承座的旁承盒，以便将所述铁路货车弹性旁承安装在转向架上；所述扩展部的宽度大致等于所述旁承盒的侧壁厚度。

8、如权利要求1-7任一项所述的铁路货车弹性旁承，其特征在于：所述支承磨耗板为高分子合成材料制成。

9、如权利要求8所述的铁路货车弹性旁承，其特征在于：在旁承纵向上，所述弹性体在装入所述旁承座前的尺寸大于所述弹性体在装入所述旁承座后的尺寸。

10、如权利要求9所述的铁路货车弹性旁承，其特征在于：所述弹性体的顶部设置有第二定位销，所述旁承磨耗板的底部设置有第二定位孔；所述第二定位销与所述第二定位孔之间为过盈配合。

Images