CN102923153A - 高速动车组转向架 - Google Patents

Abstract

本发明所述的高速动车组转向架，采取全新的转向架构造、悬挂连接与牵引方式，以实现整体轻量化设计、减小转向架簧下质量和优化转向架与车体之间的悬挂参数。在满足高速行驶速度的基础上，以期确保转向架过大弯角时的平稳性、并具备良好的牵引与制动性能。其包括有一构架，两组轮对行走装置，一直线电机，一系悬挂装置，二系悬挂装置，牵引装置和基础制动装置。其中构架包括有相互连接的一对侧梁组成、一对横梁组成；侧梁组成具有中空的箱体结构，包括有焊接组成的一对上下盖板和一对侧部腹板；横梁组成包括有贯穿侧部腹板、并与侧部腹板焊接的一对中空的钢管；在钢管两侧端部、以及侧部腹板的外侧，焊接安装有一对空气弹簧支撑梁。

Description

高速动车组转向架

技术领域

本发明涉及一种适用于高速行驶轨道车辆的转向架整体结构的改进，属于机械制造领域。

背景技术

随着我国现有干线铁路的提速和城市轨道交通的大力发展，为满足轨道车辆的高速运行而针对转向架结构和使用性能提出了更高的设计要求。

现有技术中的转向架构架通常采用强化结构形式，各部件与所悬挂安装的设备均采用较为复杂的结构连接，缺点是重量较大、外部安装与承载部件占用的空间较大，不利于转向架自身轻量化设计和车辆行驶速度的提升。

目前国内新一代动车组行驶速度已经达到300公里及以上，这对于转向架整体性能设计来说是全新的课题，相应地要求高速动车组转向架需具备整体轻量化构造、要求减小转向架的簧下质量，在悬挂、牵引、制动等参数匹配上能够适用于300公里速度等级运行时的平稳性与柔韧性能要求。

但是，现有转向架难以综合地达到上述高速行驶过程中的使用与设计要求。

有鉴于此，特提出本专利申请。

发明内容

本发明所述的高速动车组转向架，其目的在于解决上述现有技术存在的问题而采取全新的转向架构造、悬挂连接与牵引方式，以实现整体轻量化设计、减小转向架簧下质量和优化转向架与车体之间的悬挂参数。在满足高速行驶速度的基础上，以期确保转向架过大弯角时的平稳性、并具备良好的牵引与制动性能。

另一发明目的在于，通过转向架各结构装置之间的性能优化，提供一种高速车辆的设计平台，以有利于各组成部套内部的结构改进与性能优化。

为实现上述发明目的，所述高速动车组转向架主要包括有：

一构架，在该构架的外侧安装固定有基础制动装置；

两组轮对行走装置，在每组车轮的侧部对称地设置一对承载构架的轴箱；

一直线电机，安装在构架的下方；

一系悬挂装置，连接并定位于构架与轴箱之间；

二系悬挂装置，连接并定位于构架与车体之间；

牵引装置，连接于构架与车体之间并实现两者牵引力与制动力的传递。

与现有技术的区别之处在于，所述的构架包括有，相互连接的一对侧梁组成、一对横梁组成；

侧梁组成具有中空的箱体结构，包括有焊接组成的一对上下盖板和一对侧部腹板；

横梁组成包括有贯穿侧部腹板、并与侧部腹板焊接的一对中空的钢管；

在钢管两侧端部、以及侧部腹板的外侧，焊接安装有一对空气弹簧支撑梁，空气弹簧支撑梁具有中空的箱体结构。

如上述基本方案，将现有技术中的构架端梁去除掉而由侧梁组成与横梁组成构成整体框架。在尽可能简化结构与降低重量的同时，构架具有较高的柔韧性和抗拉伸性能，能够适应高速轨道车辆的平稳要求。

为提高构架在横向方向上的机械强度、以及为安装其他基础构件提供承载平台，在横梁组成中，在一对钢管之间焊接有至少一个纵向辅助梁，纵向辅助梁具有中空的箱体结构。

针对在横梁组成上安装部件的轻量化改进方案是，在一对钢管的侧部焊接安装有一对中空箱体结构的、开设有减重孔的一位电机吊座和二位电机吊座。

并且，在一对钢管的侧部焊接安装有中空箱体结构的、开设有减重孔的一对齿轮箱吊座、2对制动吊座。

针对所述轮对行走装置的结构改进方案是，轮对行走装置包括有一车轴，

一对车轮，安装于车轴的轴颈处；

制动盘，螺接安装于车轮侧部的辐板上；

齿轮箱，安装于车轮上并通过联轴节与驱动电机相连；

车轴具有通长的中空结构，在其两侧端部封堵有防尘盖；

车轴上设置有一对安装车轮的第一轴肩、第二轴肩，在第一轴肩与第二轴肩之间设置有用于安装齿轮箱从动齿轮的第三轴肩。

如上所述的轮对行走装置，车轴采用空心型主体结构，以有效地降低转向架的簧下质量，改善轮轨表面的受力状态，转向架与轮轨之间的摩擦系数得以优化降低，有利于提高车辆行驶速度。

中空的车轴还可实现采用超声波设备进行探伤检修，以及时发现车轴存在的裂纹或其他损伤，以提高车辆高速行驶过程中的安全系数。上述所封堵的防尘盖，能够防止灰尘、雨水等杂质进入到中空车轴的内部而发生锈蚀问题。

在车轴上设置有3个轴肩以利于装配车轮与齿轮箱，这改变了现有车轴通长、直径均匀的结构特征，突出的轴肩能够实现较高的相对安装精度，能保证压装后车轮、齿轮箱的轴承内圈分别与轴肩实现无相对转动。

为提高制动盘与车轮之间的装配精度，在制动盘上设置有数对定位槽，在两侧安装制动盘的辐板对应位置设置有定位孔，定位销同时穿套于定位孔和两侧定位槽。

通过提高锻造加工精度，定位销与定位孔、定位槽之间装配关系的对应性能够保证制动盘与车轮按设计要求实现指定角度与位置的装配。

针对齿轮箱的优化改进方案是，所述齿轮箱的箱体顶部通过吊杆安装于转向架构架。在箱体顶部邻近车轮的外侧，安装有防止从轮轨一侧进溅的飞石砸伤齿轮箱的防护板；

在箱体侧部设置有通气装置，以实现齿轮箱内外环境之间空气压力的平衡与调节；

在箱体侧部的排油栓与注油栓之间，设置有用观察内部润滑油液面高度的油位窗，以提高针对齿轮箱内部油气的调节能力、监视内部润滑油的液面高度。

针对所述一系悬挂装置的结构改进方案是，一系悬挂装置包括有一体加工成型的轴箱与转臂，轴箱套装在车轴的轴承上，转臂连接在构架一侧，轴箱一侧还通过垂向油压减振器与构架连接，在轴箱的顶端设置有双螺旋弹簧。

一系悬挂装置采用转臂定位方式，轴箱与构架通过橡胶弹性定位节点、双螺旋弹簧连接，用以承担垂向载荷并传递牵引力和制动力。同时，垂向油压减振器还可减小来自轨道的振动。

针对所述二系悬挂装置的结构改进方案是，二系悬挂装置包括有安装在空气弹簧支撑梁上的一对带固定节流装置的空气弹簧；

在构架内侧安装的一对横向止档；

在构架横向的每一侧，分别安装一对抗蛇形减振器。

在上述二系悬挂装置中，空气弹簧采用带固定节流装置的结构，可以有效衰减高速行驶状态下的车体振动，从而代替安装二系垂向减振器以节省安装空间。

在构架单侧安装两个抗蛇形减振器，能够有效抑制高速行驶时车辆发生蛇形运动以提高车辆整体运行稳定性。

为提高车辆的乘坐舒适程度，可在车体与构架之间的半主动横向减振器。

为保持车体地板面高度调节的灵活性与准确性，可在车体与构架(10)之间安装有高度调节阀和差压阀。

针对所述牵引装置的结构改进方案是，牵引装置包括有顶部安装于车体枕梁的牵引销、牵引销的垂向底端连接一单牵引拉杆，单牵引拉杆的另一端安装于构架。通过单牵引拉杆与构架的连接，有效地实现牵引力、制动力在车体与构架之间的传递。

针对所述基础制动装置的结构改进方案是，基础制动装置包括有安装在构架上的制动夹钳以及踏面清扫装置。

综上内容，本发明高速动车组转向架具有的优点与有益效果是：

1、实现了转向架整体的轻量化设计，在满足高速行驶速度的基础上，能够确保转向架过大弯角时的平稳性、并具备良好的牵引与制动性能。

2、实现了一种高速车辆的优化设计平台，有利于车体等其他部套内部的结构改进与性能优化。

3、同时提高了一系、二系悬挂装置的横向、纵向刚度，以及适合的垂向刚度。

4、有效地增大车下空间，以提高转向架整体使用的灵活性、稳定性及可接近性。

5、整体结构较为简单，构架与其他部件之间安装定位、接口较为简捷，易于安装和拆卸，零部件互换性较好。

附图说明

现结合以下附图对本发明做进一步地说明。

图1是所述高速动车组转向架的结构示意图；

图2是所述构架的结构示意图；

图3是所述侧梁组成的结构示意图；

图4是所述横梁组成的结构示意图；

图5是所述轮对行走装置的结构示意图；

图6是所述车轴的结构示意图；

图7是图6中I部放大示意图；

图8是所述车轮与制动盘的装配示意图；

图9是图8的A-A向剖面示意图；

图10是图8的B-B向剖面示意图；

图11是轮对行走装置与电机之间的装配示意图；

图12是图11的C向示意图；

图13是所述一系悬挂装置的结构示意图；

图14是所述二系悬挂装置的结构示意图；

图15是图14的俯向示意图；

图16是所述牵引装置的结构示意图；

图17是所述基础制动装置的结构示意图。

如图1至图17所示，构架10，轮对行走装置20，一系悬挂装置30，二系悬挂装置40，牵引装置50，基础制动装置60；

侧梁组成11，横梁组成12，空气弹簧支撑梁13，一位电机吊座14，二位电机吊座15，齿轮箱吊座16，制动吊座17，上下盖板111，侧部腹板112，减重孔120，钢管121，纵向辅助梁122；

车轴21，车轮22，制动盘23，齿轮箱24，联轴节25，驱动电机26，防尘盖210，第一轴肩211，第二轴肩212，第三轴肩213，台阶214，O形圈215，内壁凹槽216，挡圈217，辐板220，定位孔221，定位销222，定位槽231，箱体241，吊杆242，防护板243，通气装置244，排油栓245，注油栓246，油位窗247；

轴箱31，转臂32，垂向油压减振器34，双螺旋弹簧35，抗蛇行减振器36；

空气弹簧41，横向止档42，抗蛇形减振器43，半主动横向减振器44，高度调节阀45，差压阀46；

牵引销51，单牵引拉杆52；

制动夹钳62，压缩空气腔体621，制动闸片622，踏面清扫装置63，压缩空气腔体631，研磨块632；

车体枕梁71。

具体实施方式

实施例1，如图1和图17所示，所述高速动车组转向架主要包括有，构架10，轮对行走装置20，一系悬挂装置30，二系悬挂装置40，驱动电机26，牵引装置50，基础制动装置60。其中，

在构架10的外侧安装固定有基础制动装置60，其包括有相互连接的一对侧梁组成11、一对横梁组成12；

侧梁组成11具有中空的箱体结构，包括有焊接组成的一对上下盖板111和一对侧部腹板112；横梁组成12包括有贯穿侧部腹板112、并与侧部腹板112焊接的一对中空的钢管121；在钢管121两侧端部、以及侧部腹板112的外侧，焊接安装有一对空气弹簧支撑梁13，空气弹簧支撑梁13具有中空的箱体结构。所述的横梁组成12，在一对钢管121之间焊接有至少一个纵向辅助梁122，纵向辅助梁122具有中空的箱体结构；

在一对钢管121的侧部焊接安装有，一对中空箱体结构的、开设有减重孔120的一位电机吊座14和二位电机吊座15；以及，具有中空箱体结构的、开设有减重孔120的一对齿轮箱吊座16、2对制动吊座17。

在轮对行走装置20中，每组车轮22的侧部对称地设置一对承载构架10的轴箱31。轮对行走装置20包括有，一车轴21，一对车轮22安装于车轴21的轴颈处，制动盘23螺接安装于车轮22侧部的辐板220上，齿轮箱24安装于车轮22上并通过联轴节25与驱动电机26相连。

车轴21具有通长的中空结构，在其两侧端部封堵有防尘盖210；车轴21上设置有一对安装车轮22的第一轴肩211、第二轴肩212，在第一轴肩211与第二轴肩212之间设置有用于安装齿轮箱24从动齿轮的第三轴肩213；

在车轴21端部的内壁上设置有环形的台阶214，防尘盖210的内侧卡扣于台阶214，在防尘盖210与台阶214之间套设一个O形圈215；在防尘盖210外侧设置一嵌入车轴21内壁凹槽216内的挡圈217。

在制动盘23上设置有数对定位槽231，在两侧安装制动盘23的辐板220对应位置设置有定位孔221，定位销222同时穿套于定位孔221和两侧定位槽231；

齿轮箱24的箱体241顶部通过吊杆242安装于构架10，在箱体241顶部邻近车轮22的外侧安装有防护板243，在箱体241侧部设置有通气装置244；

在箱体241侧部的排油栓245与注油栓246之间，设置有用观察内部润滑油液面高度的油位窗247。

驱动电机26安装在构架10的下方；

一系悬挂装置30连接并定位于构架10与轴箱31之间，其包括有一体加工成型的轴箱31与转臂32；轴箱31套装在车轴21的轴承上，转臂32连接在构架10一侧，轴箱31一侧还通过垂向油压减振器34与构架10连接，在轴箱31的顶端设置有双螺旋弹簧35；在轴箱31与构架10之间连接有抗蛇行减振器36。

二系悬挂装置40连接并定位于构架10与车体之间，其包括有安装在空气弹簧支撑梁13上的一对带固定节流装置的空气弹簧41，在构架10内侧安装的一对横向止档42，在构架10横向的每一侧分别安装一对抗蛇形减振器43；

在车体与构架10之间连接有半主动横向减振器44、高度调节阀45和差压阀46。

牵引装置50连接于构架10与车体之间以实现两者牵引力与制动力的传递，其包括有顶部安装于车体枕梁71的牵引销5、牵引销51的垂向底端连接一单牵引拉杆52，单牵引拉杆52的另一端安装于构架10。

基础制动装置60包括有安装在构架10上的制动夹钳62和踏面清扫装置63，其中制动夹钳62具有连接外部气力输送管路的压缩空气腔体621，在压缩空气腔体621的前端连接有一对制动闸片622，2个制动闸片622分别位于制动盘23的一侧。

踏面清扫装置63具有连接外部气力输送管路的压缩空气腔体631，在压缩空气腔体631的前端连接有研磨块632，研磨块632的垂向中心线与车轮22踏面的垂向中心线重合。

尽管上文参照具体的优选实施例对发明进行了描述，但可以理解在所描述的设计构思范围内还存在多种形式的改型，而不应仅限于所描述的实施例。

Claims (15)

1.一种高速动车组转向架，包括有以下构造，

一构架(10)，在该构架(10)的外侧安装固定有基础制动装置(60)；

两组轮对行走装置(20)，在每组车轮(22)的侧部对称地设置一对承载构架(10)的轴箱(31)；

一驱动电机(26)，安装在构架(10)的下方；

一系悬挂装置(30)，连接并定位于构架(10)与轴箱(31)之间；

二系悬挂装置(40)，连接并定位于构架(10)与车体之间；

牵引装置(50)，连接于构架(10)与车体之间并实现两者牵引力与制动力的传递，其特征在于：所述的构架(10)包括有，相互连接的一对侧梁组成(11)、一对横梁组成(12)；

侧梁组成(11)具有中空的箱体结构，包括有焊接组成的一对上下盖板(111)和一对侧部腹板(112)；

横梁组成(12)包括有贯穿侧部腹板(112)、并与侧部腹板(112)焊接的一对中空的钢管(121)；

在钢管(121)两侧端部、以及侧部腹板(112)的外侧，焊接安装有一对空气弹簧支撑梁(13)，空气弹簧支撑梁(13)具有中空的箱体结构。

2.根据权利要求1所述的高速动车组转向架，其特征在于：所述的横梁组成(12)，在一对钢管(121)之间焊接有至少一个纵向辅助梁(122)，纵向辅助梁(122)具有中空的箱体结构。

3.根据权利要求2所述的高速动车组转向架，其特征在于：在一对钢管(121)的侧部焊接安装有，

一对中空箱体结构的、开设有减重孔(120)的一位电机吊座(14)和二位电机吊座(15)；

具有中空箱体结构的、开设有减重孔(120)的一对齿轮箱吊座(16)、2对制动吊座(17)。

4.根据权利要求1或3所述的高速动车组转向架，其特征在于：所述的轮对行走装置(20)，包括有一车轴(21)，

一对车轮(22)，安装于车轴(21)的轴颈处；

制动盘(23)，螺接安装于车轮(22)侧部的辐板(220)上；

齿轮箱(24)，安装于车轮(22)上并通过联轴节(25)与驱动电机(26)相连；

车轴(21)具有通长的中空结构，在其两侧端部封堵有防尘盖(210)；

车轴(21)上设置有一对安装车轮(22)的第一轴肩(211)、第二轴肩(212)，在第一轴肩(211)与第二轴肩(212)之间设置有用于安装齿轮箱(24)从动齿轮的第三轴肩(213)。

5.根据权利要求4所述的高速动车组转向架，其特征在于：在车轴(21)端部的内壁上设置有环形的台阶(214)，防尘盖(210)的内侧卡扣于台阶(214)，在防尘盖(210)与台阶(214)之间套设一个O形圈(215)；

在防尘盖(210)外侧设置一嵌入车轴(21)内壁凹槽(216)内的挡圈(217)。

6.根据权利要求5所述的高速动车组转向架，其特征在于：在制动盘(23)上设置有数对定位槽(231)，在两侧安装制动盘(23)的辐板(220)对应位置设置有定位孔(221)，定位销(222)同时穿套于定位孔(221)和两侧定位槽(231)。

7.根据权利要求6所述的高速动车组转向架，其特征在于：所述的齿轮箱(24)，其箱体(241)顶部通过吊杆(242)安装于构架(10)；

在箱体(241)顶部邻近车轮(22)的外侧安装有防护板(243)；

在箱体(241)侧部设置有通气装置(244)；

在箱体(241)侧部的排油栓(245)与注油栓(246)之间，设置有用观察内部润滑油液面高度的油位窗(247)。

8.根据权利要求1或3所述的高速动车组转向架，其特征在于：所述的一系悬挂装置(30)包括有一体加工成型的轴箱(31)与转臂(32)，

轴箱(31)套装在车轴(21)的轴承上，转臂(32)连接在构架(10)一侧，轴箱(31)一侧还通过垂向油压减振器(34)与构架(10)连接，在轴箱(31)的顶端设置有双螺旋弹簧(35)。

9.根据权利要求8所述的高速动车组转向架，其特征在于：所述的一系悬挂装置(30)还包括有连接在轴箱(31)与构架(10)之间的抗蛇行减振器(36)。

10.根据权利要求1或3所述的高速动车组转向架，其特征在于：所述的二系悬挂装置(40)包括有，安装在空气弹簧支撑梁(13)上的一对带固定节流装置的空气弹簧(41)；

在构架(10)内侧安装的一对横向止档(42)；

在构架(10)横向的每一侧，分别安装一对抗蛇形减振器(43)。

11.根据权利要求10所述的高速动车组转向架，其特征在于：所述的二系悬挂装置(40)还包括有，连接在车体与构架(10)之间的半主动横向减振器(44)。

12.根据权利要求11所述的高速动车组转向架，其特征在于：所述的二系悬挂装置(40)还包括有，安装在车体与构架(10)之间的高度调节阀(45)和差压阀(46)。

13.根据权利要求1或3所述的高速动车组转向架，其特征在于：所述的牵引装置(50)包括有，顶部安装于车体枕梁(71)的牵引销(51)、牵引销(51)的垂向底端连接一单牵引拉杆(52)，单牵引拉杆(52)的另一端安装于构架(10)。

14.根据权利要求1或3所述的高速动车组转向架，其特征在于：所述的基础制动装置(60)包括有安装在构架(10)上的制动夹钳(62)，

制动夹钳(62)具有连接外部气力输送管路的压缩空气腔体(621)，在压缩空气腔体(621)的前端连接有一对制动闸片(622)，2个制动闸片(622)分别位于制动盘(23)的一侧。

15.根据权利要求14所述的高速动车组转向架，其特征在于：所述的基础制动装置(60)包括有安装在构架(10)上的踏面清扫装置(63)，

踏面清扫装置(63)具有连接外部气力输送管路的压缩空气腔体(631)，在压缩空气腔体(631)的前端连接有研磨块(632)；

研磨块(632)的垂向中心线与车轮(22)踏面的垂向中心线重合。

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