CN101428628A - 用于摆式铁路货车的球冠副承载鞍组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于摆式铁路货车的球冠副承载鞍组件，含有侧架(1)导筐(1a)内的摇动座(2)、摇动座(2)下方的承载鞍(4)，承载鞍(4)下部与轴承(5)外圈接触配合，其特征在于：所述的摇动座(2)上表面两端镶嵌在侧架(1)导筐(1a)上部的两边，摇动座(2)下表面为凹球面，该凹球面与凸球冠(3)面配合，凸球冠(3)的下部与承载鞍(4)相连。具有面传力、无偏载与歪斜载荷、承载鞍与轴承受载均匀、疲劳寿命长、侧架回摆阻力小、工作可靠的优点。

Description

用于摆式铁路货车的球冠副承载鞍组件

技术领域

本发明涉及一种用于摆式铁路货车的球冠副承载鞍组件。

背景技术

货物列车转向架中有两个侧架，一个侧架的前后两端分别安装承载鞍组件，通过承载鞍组件与轮轴的轴承相连，也即，承载鞍组件是货物列车转向架中连接侧架与轴承的传力组件。图6是现有的摆式货车承载鞍组件的解体图。如图6所示，现有摆式铁路货车承载鞍组件的构成是：摇动座2＇的上部固定在侧架1导筐1a内，承载鞍4＇置于摇动座2＇下方的侧架1的导筐1a内，且承载鞍4＇上部的凹形弧面与摇动座2＇下部的凸圆弧面活动配合。由于凹形弧面的半径大于凸圆弧面的半径，因此二者的配合是线配合。承载鞍4＇下部与轴承外圈接触配合。侧架1摆动带动摇动座2＇在承载鞍4＇的凹弧面上摆动，以侧偏线接触的形式，把力传到承载鞍4＇，再传到轴承5上。由于以侧偏线接触的方式传力，接触处的受力大，摇动座、承载鞍及下部的轴承局部应力大，容易产生疲劳破坏。

该类承载鞍摇动座2＇的回转中心具有开放性，对侧架1的偏摆角度在承载鞍组件上没有做限制。图7a、图7b、图7c分别是现有摆式货车承载鞍组件在侧架不摆、左摆、右摆三种情况下的摇动座传力、承载鞍及轴承受力的力学原理图(三图中承载鞍及轴承的视图方向为图6的右视方向)。结合图6及图7a可看出：侧架1无偏摆时，摇动座2＇向承载鞍4＇传递垂直向下的载荷F，这时承载鞍4＇无偏载、摇动座2＇的回转中心A处于最上端。图7b则示出：侧架1下端向左侧摆动时，通过摇动座2＇向承载鞍4＇传递垂直向下的载荷F和横向向左的载荷P，这时承载鞍4＇左侧偏载、摇动座2＇的回转中心B偏右且低于最高点A。图6及图7c示出：侧架1下端向右侧摆动时，通过摇动座2＇向承载鞍4＇传递垂直向下的载荷F和横向向右的载荷P，这时承载鞍4＇右侧偏载、摇动座2＇的回转中心C偏左且低于最高点A。摇动座2＇以线接触的方式把力传递到承载鞍4＇。

图6及图7a、图7b、图7c示出，如果侧架1下端要从左摆向右侧，这时候横向力从向左变为向右，需要克服摇动座2＇与承载鞍4＇之间的摩擦力、阻力矩F·L_BE(L_BE是力F的力臂)和摇动座2＇回转中心由B点升到A点的势能才能实现。回摆力不够时，就形成了所谓的摇动座2＇“卡死”现象，不能实现摆动功能。侧架1从左摆向右侧的情况类似。另外，由于制造、装配、磨损等原因造成侧架1和摇动座2＇的轴线与承载鞍4＇的轴线不垂直时，摇动座2＇将以歪斜的方式与承载鞍4＇接触，不仅承载鞍4＇与轴承2＇受歪斜载荷，还会使侧架1丧失摆动功能。如果丧失摆动功能，承载鞍4＇和轴承5惰性地偏向一侧受力，使局部疲劳损伤加剧，降低承载鞍4＇和轴承5的疲劳寿命。

因此，现有摆式铁路货车承载鞍组件具有线传力、偏载、易卡死的缺点，从而降低承载鞍和轴承寿命，难以保障摆式列车转向架侧架的摆动功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于摆式铁路货车的球冠副承载鞍组件，该承载鞍组件能使轴承受载均匀，侧架摆动功能可靠，承载鞍和轴承疲劳寿命长。

本发明实现其发明的目的所采用的技术方案是：一种用于摆式铁路货车的球冠副承载鞍组件，含有侧架导筐内的摇动座、摇动座下方的承载鞍，承载鞍下部与轴承外圈接触配合，其特征在于：所述的摇动座上表面两端镶嵌在侧架导筐上部的两边，摇动座下表面为凹球面，该凹球面与凸球冠面配合，凸球冠的下部与承载鞍相连。

图5a、图5b、图5c分别是本发明在侧架不摆、左摆、右摆三种情况下，凸球冠及承载鞍的受力力学原理图。图1及图5a、图5b、图5c示出，发明的工作过程和力学原理是：摇动座以面接触方式将来自侧架的力传递给承载鞍及其下方的轴承。侧架左摆时，主要通过凸球冠的右侧面传力，合力∑F方向指向承载鞍的中心附近，无偏载；侧架右摆时，主要通过凸球冠左侧面传力，合力∑F方向也指向承载鞍的中心附近，也无偏载。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

摇动座与承载鞍以面接触方式，将来自侧架的力传递给承载鞍及其下方的轴承。侧架在摆动时，承载鞍所受合力的方向始终指向承载鞍的中心附近，承载鞍无偏载，轴承受载均匀，承载鞍和轴承疲劳寿命长。由于摇动座下表面的凹球面与凸球冠为面配合，也即二者球面半径相同，即摇动座回转中心与球冠中心重叠，使侧架摆动时，摇动座回转中心的位置不变，侧架在摆动时对承载鞍的合力始终近似指向摇动座及球冠中心，回摆力臂小。因而侧架回摆阻力小，减小了发生侧架卡死现象的机率，保证了摆式列车转向架侧架的摆动功能。

总之，本发明具有面传力、无偏载与歪斜载荷、承载鞍与轴承受载均匀、疲劳寿命长、侧架回摆阻力小、工作可靠的优点。

上述的凸球冠的下部与承载鞍相连的一种具体方式为：凸球冠下部与承载鞍上部通过圆形镶嵌副微动间隙配合。这样摇动座下部的凹形弧面周向偏移时，凸球冠也能够跟随周向转动，进一步确保面传力，并避免歪斜载荷造成卡死使侧架丧失摆动功能的现象。

上述的的凸球冠的下部与承载鞍相连的另一种具体方式为：上、下衬板之间夹一层弹性材料，凸球冠下部与上衬板通过圆形镶嵌副微动间隙配合，下衬板镶嵌紧固或卡紧在承载鞍的上部。摇动座下部的凹形弧面周向偏移时，凸球冠也能够跟随周向转动，确保面传力并避免了歪斜载荷造成侧架丧失摆动功能。上下衬板间的弹性材料，能有效缓冲承载鞍及轴承所受的冲击力，增加承载鞍及轴承的使用寿命。

上述的摇动座上表面两端镶嵌在侧架导筐上部的两边的镶嵌连接副在侧架纵向上具有微动间隙，而横向上无间隙。这样进一步使上部摇动座的凹形弧面能与凸球冠自动纵向对中，保证了面配合。而镶嵌连接副横向上无间隙，可避免横向松动造成轴承偏载。

上述的摇动座的下表面横向两侧向上倾斜成3～5度，当摇动座侧摆倾斜到此角度时，摇动座下表面一侧平面与承载鞍凸球冠对应一侧的上表面接触，从而限制了侧架的超范围倾斜，使车体重心下移量也受到限制，从而限制了侧架回摆需要克服的势能。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作一步说明。

附图说明

图1是本发明实施例一的解体结构示意图。

图2是本发明实施例一的摇动座、凸球冠及承载鞍装配好的侧视结构示意图(图1去掉侧架及轴承后的侧视图)。

图3是本发明实施例二的解体结构示意图。

图4是本发明实施例二的摇动座、凸球冠、上衬板、弹性材料、下衬板及承载鞍镶的侧视示意图(图4去掉侧架及轴承后的右视图)。

图5a、图5b、图5c分别是本发明实施例一在侧架不摆、左摆、右摆三种情况下，凸球冠及承载鞍的受力力学原理图(三图中的凸球冠及承载鞍的视图方向与图2一致)。

图6是现有的摆式货车承载鞍组件的解体图。

图7a、图7b、图7c分别是现有摆式货车承载鞍组件在侧架不摆、左摆、右摆三种情况下的摇动座传力、承载鞍及轴承受力的力学原理图(三图中承载鞍及轴承的视图方向为图6的右视方向)。

具体实施方法：

实施例一

图1示出，本发明的第一种具体实施方式为：一种用于摆式铁路货车的球冠副承载鞍组件，含有侧架1导筐1a内的摇动座2、摇动座2下方的承载鞍4，承载鞍4下部与轴承5外圈接触配合。所述的摇动座2上表面两端镶嵌在侧架1导筐1a上部的两边，摇动座2下表面为凹球面，该凹球面与凸球冠3面配合，凸球冠3的下部与承载鞍4相连。

图1及图5a、图5b、图5c示出，本例的工作过程和力学原理是：摇动座2以面接触方式将来自侧架1的力传递给承载鞍4及其下方的轴承5。侧架1左摆时，主要通过凸球冠3的右侧面传力，合力∑F方向指向承载鞍4的中心附近，无偏载；侧架1右摆时，主要通过凸球冠3左侧面传力，合力∑F方向也指向承载鞍4的中心附近，也无偏载。

图1还示出，本例的凸球冠3的下部与承载鞍4相连的具体方式为：凸球冠3下部与承载鞍4上部通过圆形镶嵌副微动间隙配合。凸球冠3下部与承载鞍4上部的通过圆形镶嵌副微动间隙配合，可以采用各种现有的镶嵌连接副，如凸球冠3下部的圆柱形凸起3a与承载鞍4上部中心的圆形凹坑4a构成连接副，或者凸球冠下部的圆形凹坑与承载鞍上部中心的圆柱形凸起构成连接副。

本例的的摇动座2上表面两端镶嵌在侧架1导筐1a上部的两边的镶嵌连接副，沿侧架纵向具有微动间隙，而横向无间隙。摇动座2与导筐1a的连接副同样可采用各种现有的镶嵌连接副，如摇动座2上部的矩形凹槽2a与导筐1a上部两边的矩形块1b构成连接副，或者摇动座上部的矩形块与导筐上部两边的矩形凹槽构成连接副。

图2示出，本例的摇动座2的下表面横向两侧向上倾斜3～5度，也即摇动座2的下表面横向两侧与承载鞍4的平面的夹角α为3～5度。

实施例二

图3示出，本例的结构与实施例一基本相同，不同的仅仅是：凸球冠3的下部与承载鞍4相连的具体方式为：上、下衬板8、10之间夹一层弹性材料9，该弹性材料9通常可以采用橡胶或者弹性塑料。凸球冠3下部与上衬板8通过圆形镶嵌副微动间隙配合，一般可采用圆形的凸起与凹坑连接副配合，可以使其安装更方便简单。镶嵌下衬板10镶嵌紧固或卡紧在承载鞍4的上部。

Claims (5)

1、一种用于摆式铁路货车的球冠副承载鞍组件，含有侧架(1)导筐(1a)内的摇动座(2)、摇动座(2)下方的承载鞍(4)，承载鞍(4)下部与轴承(5)外圈接触配合，其特征在于：所述的摇动座(2)上表面两端镶嵌在侧架(1)导筐(1a)上部的两边，摇动座(2)下表面为凹球面，该凹球面与凸球冠(3)面配合，凸球冠(3)的下部与承载鞍(4)相连。

2、根据权利要求1所述的一种球冠副承载鞍组件，其特征在于，所述的凸球冠(3)的下部与承载鞍(4)相连的具体方式为：凸球冠(3)下部与承载鞍(4)上部通过圆形镶嵌副微动间隙配合。

3、根据权利要求1所述的一种球冠副承载鞍组件，其特征在于，所述的凸球冠(3)的下部与承载鞍(4)相连的具体方式为：上、下衬板(8、10)之间夹一层弹性材料(9)，凸球冠(3)下部与上衬板(8)通过圆形镶嵌副微动间隙配合，下衬板(10)镶嵌紧固或卡紧在承载鞍(4)的上部。

4、根据权利要求1所述的一种球冠副承载鞍组件，其特征在于：所述的摇动座(2)上表面两端镶嵌在侧架1导筐(1a)上部的两边的镶嵌连接副，沿侧架纵向具有微动间隙，而横向无间隙。

5、根据权利要求1所述的一种球冠副承载鞍组件，其特征在于：所述的摇动座(2)的下表面横向两侧向上倾斜3～5度。

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