CN101962022B

CN101962022B - 一种径向转向架导向耦合装置

Info

Publication number: CN101962022B
Application number: CN2010105113760A
Authority: CN
Inventors: 王坤全; 罗赟; 张红军
Original assignee: CSR Ziyang Locomotive Co Ltd
Current assignee: Luo Bin; Zhang Hongjun; CRRC Ziyang Co Ltd
Priority date: 2010-10-19
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2030-10-19
Also published as: CN101962022A

Abstract

本发明公开了一种径向转向架导向耦合装置，包括导向耦合机构和弹性约束装置，所述导向耦合机构设置在径向转向架上，所述弹性约束装置与导向耦合机构连接。本发明在导向耦合机构的耦合拉杆上设置了弹性约束装置，这样，导向架能够布置在径向转向架前后端梁的外测，从而使机车径向转向架的轴距缩短，结构紧凑，充分利用构架和车架的下部空间，并可将耦合拉杆布置在电机上部，保证了径向性能，提高了径向转向架的运行安全性，而由导向架设置在径向转向架前后端梁外侧以致耦合拉杆加长所带来的问题，通过弹性约束装置的设置，能够有效保证耦合拉杆垂向刚度和力的传递，准确、安全的传递导向机构所产生的轴向力，同时又不妨碍导向机构的径向偏转。

Description

一种径向转向架导向耦合装置

技术领域

本发明属于机车转向架领域，具体涉及一种径向转向架导向耦合装置。

背景技术

由于电力机车转向架轴距长、轴重大，曲线通过性能差，不能很好的适应山区铁路的运用条件，导致机车轮缘的非正常磨耗严重，影响机车的正常使用。

传统机车转向架轮对与转向架构架间采用纵向接近于刚性的定位，即轮对在构架中的位置保持相互平行，在通过曲线时，轮对与轨道间存在着较大的冲角及横向力，从而导致轮轨磨耗严重、机车在曲线上粘着性能下降和由于导向力过大而影响机车的运行安全。目前，国际上最好的解决办法是采用径向转向架技术。

径向转向架的基本原理是通过解除对转向架轮对的摇头约束，释放一系纵向定位刚度，通过径向调整机构使前、后轮对间相互连接，并耦合前、后轮对的摇头运动，经过合理的刚度匹配，实现牵引与导向功能的分离，同时又满足导向和横向稳定性要求。在机车通过曲线时，利用轮轨间的蠕滑导向力矩，使轮对向径向位置偏转并趋于径向位置，从而大幅减少轮对与轨道间冲角及横向力，降低轮缘磨耗。

然而，由于现代大轴重、大功率的交流传动机车，需要很大的粘着重量和牵引功率，电机功率大，体积大，加上牵引装置的布置进一步增长了轴距。特别是电力机车，车轮直径达到了1250mm，更是加大了转向架的轴距，如果将导向机构布置在两个导向轮对的内侧势必更加增加了轴距，不利于机车的曲线通过性能。而且现有HXD1C机车要求在不改变轴距、牵引方式、制动方式并与原转向架互换的基础上实现径向。由于转向架结构的关系，只能将导向机构布置在构架的外测，这就加长了两个导向机构之间耦合拉杆的长度，使耦合拉杆达到近7m的超长长度。那么，如果是将两个导向轮对的导向机构布置在导向轮对外测的前、后端梁的外测，这样虽然可以达到使径向转向架的轴距和结构不变，又实现了转向架的径向功能，但是这种布置的结果，就是大大加长了两个导向机构之间耦合拉杆的长度，由于耦合拉杆承担着传递导向力矩的作用，又要耦合前后两个导向机构的运动关系，同时还要承受轮对在运动过程中的纵向冲击产生的附加力矩，加之耦合拉杆本身的刚度就很小，杆本身的结构尺寸和重量又受到严格的限制，因此造成其不能有效的传递载荷，而且杆的自振频率较低，从而导致与构架共振，带来严重的安全后果。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能将导向架设置在径向转向架前后端梁外侧，同时有效解决耦合拉杆垂直方向刚度不足问题的径向转向架导向耦合装置，该装置能够准确、安全的传递导向机构所产生的轴向力，同时又不妨碍导向机构的径向偏转。

本发明的技术方案是这样实现的：一种径向转向架导向耦合装置，包括导向耦合机构，所述导向耦合机构设置在径向转向架上，其特征在于：还包括弹性约束装置，所述弹性约束装置包括连接座、支撑杆和上、下支撑板，在所述上、下支撑板之间设置有弹性元件，所述弹性元件设置在与径向转向架连接的支撑座的上、下支撑面上，所述支撑杆上端与连接座铰接，其下端依次穿过上支撑板、弹性元件、支撑座和下支撑板，在所述支撑杆上设置有与上支撑板上端面配合的凸起，在下支撑板下方、支撑杆上设置有压紧部件；

所述导向耦合机构包括前、后导向架、耦合拉杆和连接板，所述前、后导向架分别设置在径向转向架前、后端梁的外侧，所述耦合拉杆的两端分别通过两个连接板与前、后导向架铰接，所述耦合拉杆与弹性约束装置的连接座连接；所述两个连接板的一端分别与对应的前、后导向架铰接，其另一端分别与耦合拉杆的两端铰接，两个连接板和耦合拉杆呈Z形布置。

本发明所述的径向转向架导向耦合装置，其所述支撑杆上端通过锁紧螺栓与连接座铰接。

本发明所述的径向转向架导向耦合装置，其在所述锁紧螺栓与连接座之间设置有连接衬套。

本发明所述的径向转向架导向耦合装置，其所述支撑杆上端通过球形轴承与锁紧螺栓铰接。

本发明所述的径向转向架导向耦合装置，其所述弹性约束装置的连接座连接在耦合拉杆的中点处。

本发明所述的径向转向架导向耦合装置，其所述弹性元件为橡胶垫。

本发明在导向耦合机构的耦合拉杆上设置了弹性约束装置，这样，导向架能够布置在径向转向架前后端梁的外测，从而使机车径向转向架的轴距缩短，结构紧凑，充分利用构架和车架的下部空间，并可将耦合拉杆布置在电机上部，直接传递动轴的牵引力和导向时的旋转力矩，保证了径向性能，提高了径向转向架的运行安全性，而由导向架设置在径向转向架前后端梁外侧以致耦合拉杆加长所带来的问题，通过弹性约束装置的设置，能够有效保证耦合拉杆垂向刚度和力的传递，准确、安全的传递导向机构所产生的轴向力，同时又不妨碍导向机构的径向偏转。

附图说明

图1是本发明的使用状态图。

图2是图1的俯视图。

图3是本发明中弹性约束装置的结构示意图。

图4是图3的A-A剖面图。

图中标记：1为径向转向架，2为连接座，3为支撑杆，4a为上支撑板，4b为下支撑板，5为弹性元件，6为支撑座，7为凸起，8为压紧部件，9为锁紧螺栓，10为连接衬套，11为球形轴承，12a为前导向架，12b为后导向架，13为耦合拉杆，14为连接板，15为叉头，16为套环，17为垫圈。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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。

如图1和2所示，一种径向转向架导向耦合装置，包括导向耦合机构和弹性约束装置，所述导向耦合机构设置在径向转向架1上，所述导向耦合机构包括前、后导向架12a、12b、耦合拉杆13和连接板14，所述前、后导向架12a、12b分别设置在径向转向架前、后端梁的外侧，所述耦合拉杆13的两端分别通过两个连接板14与前、后导向架12a、12b铰接，所述两个连接板14的一端分别与对应的前、后导向架12a、12b铰接，其另一端通过叉头15分别与耦合拉杆13的两端铰接，两个连接板14和耦合拉杆13呈Z形布置，所述耦合拉杆13的中点处与弹性约束装置连接。

如图3和4所示，所述弹性约束装置包括连接座2、支撑杆3和上、下支撑板4a、4b，所述连接座2连接在耦合拉杆13的中点处，在所述上、下支撑板4a、4b之间设置有弹性元件5，所述弹性元件为橡胶垫，所述橡胶垫设置在与径向转向架1连接的支撑座6的上、下支撑面上，所述支撑杆3上端通过锁紧螺栓9与连接座2铰接，在所述锁紧螺栓9与连接座2之间设置有连接衬套10，所述支撑杆3上端通过球形轴承11与锁紧螺栓9铰接，所述锁紧螺栓通过套环16与连接座2连接在一起，在套环16与连接座2之间设置有垫圈17；所述支撑杆3的下端依次穿过上支撑板4a、橡胶垫、支撑座6和下支撑板4b，在所述支撑杆4上设置有与上支撑板4a上端面配合的凸起7，在下支撑板4b下方、支撑杆3上设置有压紧部件8，所述压紧部件为与支撑杆螺纹连接的调节螺母，通过旋转螺母以及支撑杆上凸起的配合，通过上、下支撑板能将橡胶垫紧压在支撑座与上、下支撑板之间。这样，耦合拉杆可以通过弹性约束装置来保证其垂向刚度和力的传递，而耦合拉杆在横向的平面运动通过弹性约束装置中的球形轴承、橡胶垫的剪切刚度和偏转刚度来实现。

经计算机仿真计算，导向耦合机构在没有垂向支撑时，耦合拉杆的垂向刚度为6.5×10⁴N/m，横向刚度为2.9×10⁵N/m，失稳载荷只有92.5kN。而在增加了弹性约束装置以后，当垂向支撑杆刚度为5×10⁶N/m时，失稳载荷达到267kN，完全满足承载要求和机构运动关系的需要。

在使用了本装置后，当机车通过曲线时，导向机构在纵向蠕滑力的作用下，通过耦合拉杆传递导向力矩，由于耦合拉杆本身的横向刚度可以满足要求，而垂向刚度虽然较小但在设置了弹性约束装置后完全能够满足力矩传递和纵向冲击的要求。根据计算，在机车通过最小曲线时，由于耦合拉杆与转向架的纵轴线夹角很小，耦合拉杆在极限位置的纵向移动量不超过5mm（正常运行时不超过2mm），垂向变形可以忽略不计，弹性约束装置中弹性元件的剪切刚度和球形轴承完全满足运动要求；而耦合拉杆在横向的运动量均在1mm以下，弹性元件的剪切刚度和偏转刚度以及球形轴承也完全满足横向运动的要求。

以上所述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。

Claims

1.一种径向转向架导向耦合装置，包括导向耦合机构，所述导向耦合机构设置在径向转向架（1）上，其特征在于：还包括弹性约束装置，所述弹性约束装置包括连接座（2）、支撑杆（3）和上、下支撑板（4a、4b），在所述上、下支撑板（4a、4b）之间设置有弹性元件（5），所述弹性元件（5）设置在与径向转向架（1）连接的支撑座（6）的上、下支撑面上，所述支撑杆（3）上端与连接座（2）铰接，其下端依次穿过上支撑板（4a）、弹性元件（5）、支撑座（6）和下支撑板（4b），在所述支撑杆（3）上设置有与上支撑板（4a）上端面配合的凸起（7），在下支撑板（4b）下方、支撑杆（3）上设置有压紧部件（8）；

所述导向耦合机构包括前、后导向架（12a、12b）、耦合拉杆（13）和连接板（14），所述前、后导向架（12a、12b）分别设置在径向转向架前、后端梁的外侧，所述耦合拉杆（13）的两端分别通过两个连接板（14）与前、后导向架（12a、12b）铰接，所述耦合拉杆（13）与弹性约束装置的连接座（2）连接；所述两个连接板（14）的一端分别与对应的前、后导向架（12a、12b）铰接，其另一端分别与耦合拉杆（13）的两端铰接，两个连接板（14）和耦合拉杆（13）呈Z形布置。

2.根据权利要求1所述的径向转向架导向耦合装置，其特征在于：所述支撑杆（3）上端通过锁紧螺栓（9）与连接座（2）铰接。

3.根据权利要求2所述的径向转向架导向耦合装置，其特征在于：在所述锁紧螺栓（9）与连接座（2）之间设置有连接衬套（10）。

4.根据权利要求3所述的径向转向架导向耦合装置，其特征在于：所述支撑杆（3）上端通过球形轴承（11）与锁紧螺栓（9）铰接。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的径向转向架导向耦合装置，其特征在于：所述弹性约束装置的连接座（2）连接在耦合拉杆（13）的中点处。

6.根据权利要求1所述的径向转向架导向耦合装置，其特征在于：所述弹性元件（5）为橡胶垫。