CN102556097B - 中央悬挂装置及具有该装置的高速货车转向架 - Google Patents
中央悬挂装置及具有该装置的高速货车转向架 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种中央悬挂装置及具有该装置的高速货车转向架，其中，中央悬挂装置，包括构架、摇枕和纵向牵引拉杆，所述纵向牵引拉杆的一端与所述构架连接，所述纵向牵引拉杆的另一端与所述摇枕连接，所述中央悬挂装置还包括由至少两个橡胶堆弹簧构成的橡胶堆弹簧组，每个橡胶堆弹簧的底端分别与所述构架连接，所述橡胶堆弹簧组中至少一个橡胶堆弹簧的顶端与所述摇枕连接且至少一个橡胶堆弹簧的顶端与所述摇枕之间存在间隙。高速货车转向架，包括轴箱悬挂装置和上述的中央悬挂装置，所述轴箱悬挂装置通过所述构架与所述中央悬挂装置连接。本发明提高了车辆高速运行时的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及铁路货车转向架技术，尤其涉及一种中央悬挂装置及具有该装置的高速货车转向架。
背景技术
高速货车转向架是快速铁路货物运输的车辆的重要部件，通过高速货车转向架可以传递从车体至车轮之间以及从轨道至车体之间的各种载荷及作用力，并使轴重均匀分配。目前国内外高速货车转向架一般采用两系悬挂结构，即一系轴箱定位悬挂装置和二系中央悬挂装置，采用两系悬挂是保证车辆高速运行的通用结构，其中二系中央悬挂装置是安装在转向架构架和摇枕之间的悬挂装置，用于减缓冲击，衰减振动，提高车辆运行的稳定性。
图1为现有技术中中央悬挂装置结构示意图，图2为图1所示结构中橡胶堆弹簧的结构示意图，如图1和图2所示，在垂向，构架3和摇枕2通过橡胶堆弹簧1连接在一起，在纵向，构架3和摇枕2通过纵向牵引拉杆4连接在一起。橡胶堆弹簧1包括橡胶本体15、上衬板16、上定位销17、下衬板18和下定位销19。上衬板16和上定位销17焊在一起，上定位销17插入摇枕2下盖板开口处，实现橡胶堆弹簧1与摇枕2的定位连接；下衬板18和下定位销19焊在一起，下定位销19插入构架3上盖板开口处，实现橡胶堆弹簧1与构架3的定位连接。该结构的中央悬挂装置在车辆运行时，橡胶堆弹簧在垂向承受垂直载荷作用下产生压缩变形，在横向载荷作用下产生剪切变形，因此能够缓冲垂向的振动和横向的冲击，从而减小动应力。
然而，上述中央悬挂装置中的橡胶堆弹簧为保证垂向的承载能力，横向需要较大的刚度结构的橡胶弹簧堆，但是横向刚度加大，将影响空车运行的稳定性；同时，横向刚度加大，垂向挠度将减小，这将降低车辆高速运行时对轨道的适应性，从而导致车辆易脱轨的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种中央悬挂装置及具有该装置的高速货车转向架，用以解决上述中央悬挂装置在轻载时因横向刚度大，垂向挠度小而易出现运行不稳的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种中央悬挂装置，包括：构架、摇枕和纵向牵引拉杆，所述纵向牵引拉杆的一端与所述构架连接，所述纵向牵引拉杆的另一端与所述摇枕连接，所述中央悬挂装置还包括由至少两个橡胶堆弹簧构成的橡胶堆弹簧组，每个橡胶堆弹簧的底端分别与所述构架连接，所述橡胶堆弹簧组中至少一个橡胶堆弹簧的顶端与所述摇枕连接且至少一个橡胶堆弹簧的顶端与所述摇枕之间存在间隙。
本发明还提供一种具有上述装置的高速货车转向架，包括：轴箱悬挂装置和上述的中央悬挂装置，所述轴箱悬挂装置通过构架与所述中央悬挂装置连接。
由上述技术方案可知，本发明通过设置多个自由高不相同的橡胶堆弹簧，实现了橡胶堆弹簧组垂向和横向均具有两级或两级以上的刚度。在轻载或空载工况时，具有较大的垂向挠度，提高了车辆高速运行时的安全性和对轨道的适应性，具有较小的横向刚度，空车动力学稳定性较高；重载时，具有较大的横向刚度，既提高了橡胶堆弹簧的承载能力，又满足了横向刚度需求，提高车辆高速运行安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中中央悬挂装置结构示意图；
图2为图1所示结构中橡胶堆弹簧的结构示意图；
图3为本发明中央悬挂装置实施例一的主视图；
图4为本发明中央悬挂装置实施例二中橡胶堆弹簧组的主视图；
图5为图4所示橡胶堆弹簧组的俯视图；
图6为图4所示实施例中第一底板与第二底板为一体结构的主视图；
图7为图4所示实施例中第一底板与第二底板为一体结构的俯视图；
图8为图4所示实施例中第二橡胶堆弹簧的一种定位结构示意图；
图9为本发明中央悬挂装置实施例三中橡胶堆弹簧组的主视图；
图10为本发明高速货车转向架实施例的俯视图；
图11为图10所示高速货车转向架的主视图。
主要附图标记说明：
1—橡胶堆弹簧； 2—摇枕；
3—构架； 4—纵向牵引拉杆；
5—轴箱组成； 6—横向减振器；
7—垂向减振器； 8—轴箱弹簧组；
10—橡胶堆弹簧组； 14—底板；
11—第二橡胶堆弹簧； 12—第一橡胶堆弹簧；
13—螺钉； 15—橡胶本体；
16—上衬板； 17—上定位销；
18—下衬板； 19—下定位销；
51—第二橡胶体； 52—第二底板；
53—下挡边； 54—第二顶板；
55—上挡边； 56—第二上衬板；
57—第二上定位销； 58—第二下衬板；
59—第二下定位销； H—间隙；
61—第一橡胶体； 62—第一上衬板；
63—顶面磨耗板； 64—第一定位销；
65—第一底板； 66—下挡边。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图3为本发明中央悬挂装置实施例一的主视图，如图3所示，本实施例的装置包括：构架3、摇枕2、纵向牵引拉杆4和由三个橡胶堆弹簧构成的橡胶堆弹簧组10。所述纵向牵引拉杆4的一端与所述构架3连接，所述纵向牵引拉杆4的另一端与所述摇枕2连接，每个橡胶堆弹簧的底端分别与所述构架3连接，所述橡胶堆弹簧组10中中间的橡胶堆弹簧的顶端与所述摇枕2连接，两侧的两个橡胶堆弹簧的顶端与所述摇枕2之间存在间隙H。
本实施例中，构架3与摇枕2之间的橡胶堆弹簧组10包括三个橡胶堆弹簧，中间的橡胶堆弹簧的自由高较大，空载或轻载时两端分别与构架和摇枕连接，其他的橡胶堆弹簧的自由高可以设置的小一些，使其顶端与摇枕之间留有间隙，对整个橡胶堆弹簧的刚度没有贡献，重载时其他两个或一个的顶端与摇枕接触，提高整体的横向刚度，提高承受垂向载荷的能力。
具体来说，空载时，仅有中间的橡胶堆弹簧分别与构架3和摇枕2连接，垂向载荷由摇枕通过中间的橡胶堆弹簧传递给构架，横向载荷由构架通过中间的橡胶堆弹簧传递给摇枕。因此，在承受较小的垂向载荷下，得以实现很小的横向剪切刚度，保证空车高速运行的稳定性。另一方面，仅有中间的橡胶堆弹簧与构架与摇枕连接，整个橡胶堆弹簧组的垂向挠度相对较大，提高了车辆高速运行时的安全性和对轨道的适应性。重载时，中间的橡胶堆弹簧受到压缩，两侧的橡胶堆弹簧与摇枕接触，由三个橡胶堆弹簧共同来承受垂向和横向载荷，既提高了橡胶堆弹簧的承载能力，又满足了横向刚度需求，提高车辆高速运行安全性。
实际应用中，可以根据需求设置橡胶堆弹簧的数量及每个橡胶堆弹簧的自由高，只要使空载时其中一个橡胶堆弹簧与其他橡胶堆弹簧的高度不同，即可获得垂向和横向均具有两级或两级以上刚度的橡胶堆弹簧组，从而满足实际工况的刚度需求。
本实施例通过设置多个自由高不相同的橡胶堆弹簧，实现了橡胶堆弹簧组垂向和横向均具有两级或两级以上的刚度。在轻载或空载工况时，具有较大的垂向挠度，提高了车辆高速运行时的安全性和对轨道的适应性，具有较小的横向刚度，空车动力学稳定性较高；重载时，具有较大的横向刚度，既提高了橡胶堆弹簧的承载能力，又满足了横向刚度需求，提高车辆高速运行安全性。
图4为本发明中央悬挂装置实施例二中橡胶堆弹簧组的主视图，图5为图4所示橡胶堆弹簧组的俯视图，图6为图4所示实施例中第一底板与第二底板为一体结构的主视图，图7为图4所示实施例中第一底板与第二底板为一体结构的俯视图，如图4至图7所示，本实施例在上述图3所示实施例一的基础上，进一步地，橡胶堆弹簧组10包括第二橡胶堆弹簧11和两个第一橡胶堆弹簧12，第一橡胶堆弹簧12设置于第二橡胶堆弹簧11的两侧，所述第二橡胶堆弹簧11的顶端与摇枕2连接，摇枕为图4中橡胶堆弹簧组上方的虚线框，所述第一橡胶堆弹簧12包括第一橡胶体61、第一底板65、顶面磨耗板63、第一上衬板62和第一定位销64，所述第一底板65与所述第一橡胶体61的底端固接，所述第一上衬板62与所述第一橡胶体61的顶端固接，所述顶面磨耗板63通过所述第一定位销64固接在所述第一上衬板62上，所述第一底板65的边缘设置有用于限制所述第一底板65相对所述构架3转动或横向移动的下挡边66，构架为图4中橡胶堆弹簧组下方的虚线框，所述顶面磨耗板63与所述摇枕2之间存在间隙。
在本实施例中，第二橡胶堆弹簧11可以包括第二橡胶体51、第二顶板54和第二底板52，所述第二底板52与所述第二橡胶体51的底端固接，所述第二顶板54与所述第二橡胶体51的顶端固接，所述第二顶板54的边缘设置有用于限制所述第二顶板相对所述摇枕2转动或横向移动的上挡边55，所述第二底板52的边缘设置有用于限制所述第二底板相对所述构架3转动或横向移动的下挡边53，在第一底板65的边缘设置下挡边66、在第二顶板54的边缘设置上挡边55以及在第二底板52的边缘设置下挡边53用于定位，防止橡胶堆弹簧与构架或摇枕之间的转动和横向移动，避免了现有技术中采用定位销连接在圆周方向上存在旋转的问题，同时也降低了连接件的磨耗，挡边与底板或顶板一体结构提高了连接的可靠性。
在本实施例中，第二底板52可与所述第一底板65连接在一起。具体使用时，第二底板52与第一底板65之间可以采用连接部件固接，连接部件如螺钉13等，或者如图6和图7所示的由第二底板52与第一底板51形成的一体结构底板14。将第二底板与第一底板连接在一起有利于整体定位。
实际中，车辆在曲线轨道中行驶时，会受到轨道的横向冲击力，构架将轮对上的受到的横向力通过设置的下挡边传递给橡胶堆弹簧，经过橡胶堆弹簧缓冲后通过上挡边传递给摇枕，实现横向载荷的传递和减缓。具体来说，轻载时，由于两侧的第一橡胶堆弹簧12自由高较小，所以其顶端与摇枕不接触，中间的第二橡胶堆弹簧11承载垂向和横向载荷，具体为，中间的第二橡胶堆弹簧11通过上挡边55与摇枕2定位连接，中间的第二橡胶堆弹簧11通过下挡边53与构架3定位联接，垂向载荷由摇枕2传递给中间的第二橡胶堆弹簧11、再传递给构架3；横向载荷由构架3通过下挡边53传递给中间的第二橡胶堆弹簧11、再传递给上挡边55、通过上挡边55再传递给摇枕2。在承受较小的垂向载荷下，得以实现很小的横向剪切刚度，保证空车高速运行的稳定性。重载时，第二橡胶堆弹簧11和两侧的第一橡胶堆弹簧12共同承载垂向和横向载荷。第二橡胶堆弹簧11与空车时力的传递方式相同；两侧的第一橡胶堆弹簧12通过下挡边66与构架3定位连接，两侧的第一橡胶堆弹簧12和中间的第二橡胶堆弹簧11之间通过螺钉13将底板连接在一起，或者通过一体结构的底板14连接在一起，两侧的第一橡胶堆弹簧12的顶面磨耗板63和第一定位销64过盈压入，顶面磨耗板63采用非金属材料制成，有利于增加与摇枕之间的摩擦力。通过非金属顶面磨耗板63与摇枕2之间的摩擦力实现两侧的第一橡胶堆弹簧12的横向剪切变形，既能保证垂向承载能力，又能满足横向刚度要求，从而保证重车高速安全运行要求。
本实施例在上述实施例一达到的技术效果的技术上，进一步地，通过采用与顶板一体的上挡边或与底板一体的下挡边的定位方式，可以防止橡胶堆弹簧与构架或摇枕之间的转动和横向移动，避免了在圆周方向上存在旋转的可能，减少磨耗，挡边与底板或顶板一体结构提高了连接的可靠性；同时在轻载或空载时，利用上挡边和下挡边传递横向作用力，实现很小的横向剪切刚度，保证空车高速运行的稳定；通过非金属顶面磨耗板与摇枕之间的摩擦力实现横向剪切变形，既能保证垂向承载能力，又能满足横向刚度要求，从而保证重车高速安全运行要求。
图8为图4所示实施例中第二橡胶堆弹簧的一种定位结构示意图，如图8所示，在上述实施例二中，第二橡胶堆弹簧11与摇枕2之间以及第二橡胶堆弹簧11与构架3之间的定位也可采用现有技术中的定位销实现。具体为，第二橡胶堆弹簧11包括第二橡胶体51、第二上衬板56、与所述第二上衬板56固接的第二上定位销57、第二下衬板58和与所述第二下衬板58固接的第二下定位销59，所述第二橡胶体51的底端与所述第二下衬板58固接，所述第二下衬板58与所述构架3之间通过所述第二下定位销59连接，所述第二橡胶体51的顶端与所述第二上衬板56固接，所述第二上衬板56与所述摇枕2之间通过所述第二上定位销57连接，所述第二下衬板58与所述第一底板65连接。在上述实施例二中第二橡胶堆弹簧可采用定位销定位也可采用定位销定位结合挡边定位，采用定位销定位，其工作原理及效果不再赘述。
图9为本发明中央悬挂装置实施例三中橡胶堆弹簧组的主视图，如图9所示，本实施例与上述图4所示橡胶堆弹簧组的区别在于，第一橡胶堆弹簧12为一个，置于中间，第二橡胶堆弹簧11为两个，分设于第一橡胶堆弹簧12的两侧，同样，第一橡胶堆弹簧12也只是在重载时与摇枕接触承载横向力和垂向力。其工作原理及效果类似，不再赘述。
在上述任一实施例中，橡胶堆弹簧组中的橡胶堆弹簧可以为长方体形或者圆柱形。具体使用中可根据刚度不同要求进行合理选择。
图10为本发明高速货车转向架实施例的俯视图，图11为图10所示高速货车转向架的主视图，如图10和图11所示，本实施例的转向架包括轴箱悬挂装置和上述的中央悬挂装置，所述轴箱悬挂装置通过所述构架3与所述中央悬挂装置连接。其中轴箱悬挂装置包括轴箱组成5、垂向减振器7、轴箱弹簧组8。垂向减振器7可采用液压减振，可以较好的缓解垂向不同载重时轮对对构架的振动，延长构架的疲劳寿命。构架3和摇枕2之间还连接有横向减振器6，横向减振器6可改善车辆高速运行时横向的动力性能。
本实施例可以实现上述中央悬挂装置任一实施例的技术方案，其工作原理及达到的技术效果类似，不再赘述。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种中央悬挂装置，包括构架、摇枕和纵向牵引拉杆，所述纵向牵引拉杆的一端与所述构架连接，另一端与所述摇枕连接，其特征在于，所述中央悬挂装置还包括由至少两个橡胶堆弹簧构成的橡胶堆弹簧组，每个橡胶堆弹簧的底端分别与所述构架连接，所述橡胶堆弹簧组中至少一个橡胶堆弹簧的顶端与所述摇枕连接且至少一个橡胶堆弹簧的顶端与所述摇枕之间存在间隙；与所述摇枕连接的所述橡胶堆弹簧具有上挡边和下挡边，与所述摇枕存在间隙的所述橡胶堆弹簧具有顶面磨耗板；
所述橡胶堆弹簧组包括第一橡胶堆弹簧和第二橡胶堆弹簧，且所述第二橡胶堆弹簧的顶端与所述摇枕连接；所述第一橡胶堆弹簧包括第一橡胶体、第一底板、顶面磨耗板、第一上衬板和第一定位销，所述第一底板与所述第一橡胶体的底端固接，所述第一上衬板与所述第一橡胶体的顶端固接，所述顶面磨耗板通过所述第一定位销固接在所述第一上衬板上，所述第一底板的边缘设置有用于限制所述第一底板相对所述构架转动或横向移动的下挡边，所述顶面磨耗板与所述摇枕之间存在间隙。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二橡胶堆弹簧包括第二橡胶体、第二顶板和第二底板，所述第二底板与所述第二橡胶体的底端固接，所述第二顶板与所述第二橡胶体的顶端固接，所述第二顶板的边缘设置有用于限制所述第二顶板相对所述摇枕转动或横向移动的上挡边，所述第二底板的边缘设置有用于限制所述第二底板相对所述构架转动或横向移动的下挡边，所述第二底板与所述第一底板连接。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一底板和所述第二底板通过连接部件固接。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一底板和所述第二底板为一体结构。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二橡胶堆弹簧包括第二橡胶体、第二上衬板、与所述第二上衬板固接的第二上定位销、第二下衬板和与所述第二下衬板固接的第二下定位销，所述第二橡胶体的底端与所述第二下衬板固接，所述第二下衬板与所述构架之间通过所述第二下定位销连接，所述第二橡胶体的顶端与所述第二上衬板固接，所述第二上衬板与所述摇枕之间通过所述第二上定位销连接，所述第二下衬板与所述第一底板连接。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一橡胶堆弹簧为两个，分设所述第二橡胶堆弹簧的两侧，或者，所述第二橡胶堆弹簧为两个，分设所述第一橡胶堆弹簧的两侧。
7.根据权利要求1～5中任一项所述的装置，其特征在于，所述顶面磨耗板的材质为非金属材料。
8.根据权利要求1～5中任一项所述的装置，其特征在于，所述橡胶堆弹簧为长方体形或者圆柱形。
9.一种高速货车转向架，其特征在于，包括轴箱悬挂装置和上述权利要求1～8中任一项所述的中央悬挂装置，所述轴箱悬挂装置通过构架与所述中央悬挂装置连接。
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