CN103010226A - 一种三轴转向架及其电机悬挂装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三轴转向架及其电机悬挂装置，包括悬挂座和竖向摆杆，所述摆杆顶端与所述转向架的第一端梁通过横向的第一销轴铰接，所述悬挂座与所述构架的第二端梁固定连接，所述转向架的驱动装置一端与所述摆杆底端通过横向的第二销轴铰接，所述驱动装置的另一端与所述悬挂座通过横向的第三销轴铰接。采用这种结构，实现了电机与构架的弹性架悬结构，当转向架运行中构架横向振动或者摇头振动时，转向架的驱动装置能够相对于构架发生横向运动，使驱动装置横向惯量和摇头惯量的大部分与整个构架解耦，从而降低了转向架的簧间质量的横向惯量和摇头惯量，有利于改善转向架的横向动力学性能，避免转动架发生横向失稳现象。

Description

一种三轴转向架及其电机悬挂装置

技术领域

本发明涉及铁路运输设备技术领域，尤其涉及一种用于三轴转向架及其电机悬挂装置。

背景技术

铁路车辆一般包括车体、转向架、车钩缓冲装置、制动装置和车辆内部设备五个基本部分。转向架作为车体的支撑部件，起到增加车辆的载重、长度与容积、提高列车运行速度的作用。转向架按照车轴的数目和类型可以分为二轴、三轴和多轴转向架，大功率高速三轴转向架技术代表当今铁路车辆转向架发展的最高水平。

三轴转向架主要包括构架、驱动装置、一系悬挂装置、二系悬挂装置、牵引装置、电机悬挂装置、制动装置。驱动装置为驱动轮轴转动的装置，电机悬挂装置用于连接驱动装置和构架，现有技术中，电机悬挂装置采用刚性悬挂方式连接驱动装置和构架。采用这种结构，转向架运行过程中，驱动装置与构架之间的相对位置固定，即驱动装置不能随转向架的振动发生横向运动，导致转向架的横向动力学性能较差，造成转向架存在横向失稳现象。

有鉴于此，亟待针对上述技术问题，对现有三轴转向架的电机悬挂装置进行优化设计，使驱动装置能够随转向架的振动发生横向运动，改善转向架的横向动力学性能，避免较高速度运行时转向架发生横向失稳现象。

发明内容

本发明的目的为提供一种三轴转向架及其电机悬挂装置，该电机悬挂装置能够实现电机与构架的横向弹性连接，使驱动装置能相对构架横向运动，改善转向架的横向动力学性能。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于三轴转向架的电机悬挂装置，包括悬挂座和竖向摆杆，所述摆杆顶端与所述转向架的第一端梁通过横向的第一销轴铰接，所述悬挂座与所述构架的第二端梁固定连接，所述转向架的驱动装置一端与所述摆杆底端通过横向的第二销轴铰接，所述驱动装置的另一端与所述悬挂座通过横向的第三销轴铰接。

优选地，还包括耦合减振器，所述耦合减振器一端与所述驱动装置的电机悬挂横梁连接，所述耦合减振器另一端与所述第一端梁连接。

采用这种结构，实现了电机与构架的弹性架悬结构，当转向架运行中构架横向振动或者摇头振动时，转向架的驱动装置能够相对于构架发生横向运动，使驱动装置横向惯量和摇头惯量的大部分与整个构架解耦，从而降低了转向架的簧间质量的横向惯量和摇头惯量。因此，转向架运行过程中，大部分的架悬质量可以从弹簧间质量中释放出来，有利于改善转向架的横向动力学性能，避免转动架发生横向失稳现象。

本发明还提供一种三轴转向架，包括驱动装置、构架和电机悬挂装置；其特征在于，所述电机悬挂装置采用如权利要求或所述的电机悬挂装置，所述电机悬挂装置连接所述驱动装置和所述构架。

优选地，所述转向架的三个所述驱动装置顺置于所述构架上。

优选地，所述驱动装置包括电机，所述电机的输出转轴连接有小齿轮，所述小齿轮外部啮合有大齿轮，所述大齿轮安装于空心轴上，所述空心轴可转动套装于所述转向架的车轴外部，且所述空心轴外部连接有传动盘，所述传动盘通过传力销与所述轮对连接。

优选地，所述转向架的两端的所述轮对的轴箱通过无轴向横动量的轴承与车轴转动连接，所述转向架的中间的所述轮对的轴箱通过有轴向横动量的轴承与车轴转动连接。

优选地，所述转向架的一系悬挂装置包括设于所述轴箱和所述构架之间的一系弹簧，所述轴箱和所述构架之间还连接有一系垂向减振器、纵向拉杆，且所述一系弹簧与所述轴箱之间还设有调整垫片。

优选地，所述转向架的二系悬挂装置包括设于所述构架和所述转向架的车体之间的二系弹簧，所述二系弹簧的刚度小于所述一系弹簧的刚度，所述构架和所述车体之间还连接有二系垂向减振器、横向减振器、纵向的抗蛇行减振器。

优选地，所述转向架的牵引装置包括相互连接的牵引杆和牵引内筒，所述牵引杆和所述牵引内筒之间还设置有橡胶筒。

优选地，所述转向架的制动装置包括设于每个轮对外侧的制动盘，每个制动盘连接有制动器，其中所述转向架两端的轮对的至少一个所述制动器为蓄能制动器。

由于上述电机悬挂装置具有如上技术效果，因此，应用该电机悬挂装置的三轴转向架也应当具有相同的技术效果，在此不再赘述。

附图说明

图1、图2分别为本发明所提供三轴转向架的电机悬挂装置的一种具体实施方式的主视图、俯视图；

图3、图4分别为本发明所提供转向架的一种具体实施方式的主视图、俯视图；

图5、图6分别为图3中驱动装置的主视图、侧视图；

图7、图8分别为图3中一系悬挂装置的主视图、侧视图；

图9、图10分别为图3中二系悬挂装置的主视图、俯视图；

图11、图12分别为图3中牵引装置的主视图、俯视图；

图13、图14分别为图3中制动装置的主视图、俯视图。

其中，图1至图14中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

电机悬挂装置1；悬挂座11；摆杆12；耦合减振器13；第三销轴14；橡胶关节15；

驱动装置2；电机21；输出转轴211；小齿轮22；大齿轮23；空心轴24；传动盘25；传力销26；齿轮箱27；电机悬挂横梁28；

一系悬挂装置3；一系弹簧31；一系垂向减振器32；纵向拉杆33；调整垫片311；

二系悬挂装置4；二系弹簧41；二系垂向减振器42；横向减振器43；抗蛇形减振器44；

构架5；第一端梁51；第二端梁52；

牵引装置6；车体牵引座61；牵引外筒62；第一钢丝绳63；牵引杆64；第二钢丝绳65；牵引橡胶筒66；牵引内筒67；牵引座68；

轮对7；轴箱71；车轴72；

制动装置8；制动盘81；制动器82；

车体9。

具体实施方式

本发明的核心为提供一种三轴转向架及其电机悬挂装置，该电机悬挂装置通过与摆杆、悬挂座铰接实现了驱动装置与构架的弹性连接，使驱动装置在转向架运行过程中能相对于构架发生横向运动，改善了转向架的横向动力学性能，避免机车以较高速度运行时转向架发生横向失稳现象。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

需要说明的是，本文中出现的方位词“横向”、“纵向”和“垂向”均是指转向架设于轨道时轨道的横向、纵向和垂向，具体分别指的是附图4中的上下方向、左右方向和附图3中的上下方向；应当理解，这些方位词是以说明书附图为基准而设立的，它们的出现不应当影响本发明的保护范围。

请参考图1和图2，图1、图2分别为本发明所提供三轴转向架的电机悬挂装置的一种具体实施方式的主视图、俯视图。

在一种具体实施方式中，如图1和图2所示，本发明提供一种用于三轴转向架的电机悬挂装置，该电机悬挂装置包括悬挂座11和竖向摆杆12，摆杆12顶端与转向架的第一端梁51通过横向的第一销轴铰接，悬挂座11与构架5的第二端梁52固定连接，转向架的驱动装置2一端与摆杆12底端通过横向的第二销轴铰接，驱动装置2的另一端与悬挂座11通过横向的第三销轴14铰接。

采用这种结构，实现了电机21与构架5的弹性架悬结构，当转向架运行中构架5横向振动或者摇头振动时，转向架的驱动装置2能够相对于构架5发生横向运动，使驱动装置2横向惯量和摇头惯量的大部分与整个构架5解耦，从而降低了转向架的簧间质量的横向惯量和摇头惯量。因此，转向架运行过程中，大部分的架悬质量可以从弹簧间质量中释放出来，有利于改善转向架的横向动力学性能，避免转动架发生横向失稳现象。

具体地，上述三个销轴外部都可以套装有橡胶关节15，这样，当驱动装置2相对于构架5发生横向运动时，橡胶关节15能够减缓驱动装置2的振动和冲击，进一步保证转向架的工作稳定性。

具体的方案中，上述电机悬挂装置还可以包括耦合减振器13，耦合减振器13一端与驱动装置2的电机悬挂横梁28连接，耦合减振器13另一端与第一端梁51连接。

采用这种结构，耦合减振器13能够进一步对驱动装置2的横向惯量和摇头惯量进行解耦，增强整个构架5对驱动装置2横向惯量和摇头惯量的解耦效果，进一步改善转向架的横向动力学性能。

请参考图3和图4，图3、图4分别为本发明所提供转向架的一种具体实施方式的主视图、俯视图。

如图3和图4所示，本发明还提供一种三轴转向架，包括驱动装置2、构架5和电机悬挂装置1，电机悬挂装置1采用上述电机悬挂装置，电机悬挂装置1连接驱动装置2和构架5。

由于上述电机悬挂装置具有如上技术效果，因此，应用该电机悬挂装置的三轴转向架也应当具有相同的技术效果，在此不再赘述。

还可以进一步设置上述三轴转向架的其他具体结构。

请参考图5和图6，图5、图6分别为图3中驱动装置2的主视图、侧视图。

在另一种具体实施方式中，如图5和图6所示，上述三轴转向架的驱动装置2包括电机21，电机21的输出转轴211连接有小齿轮22，小齿轮22外部啮合有大齿轮23，大齿轮23安装于空心轴24上，空心轴24可转动套装于转向架的车轴72外部，且空心轴24外部连接有传动盘25，传动盘25连接传力销26的一端，传力销26的另一端与轮对7连接。

采用这种结构，工作过程中，启动电机21使其输出转轴211转动，带动小齿轮22转动，小齿轮22带动与之啮合的大齿轮23转动，大齿轮23带动空心轴24转动，空心轴24带动传动盘25转动，传动盘25通过传力销26带动车轴72一侧的轮对7转动，最后由该轮对7带动车轴72、另一侧轮对7转动，从而实现转向架的转动。这种结构的驱动装置2能够简单、可靠地实现对轮对7的驱动。

如图4所示，该三轴转向架的三个驱动装置2的朝向均相同，其电机悬挂横梁28都朝向纵向左侧、其齿轮箱27都朝向纵向右侧，即三个驱动装置2采用顺置方式设于构架5上。采用这种结构，能够提高铁路车辆的牵引粘着利用率。当然，该驱动装置2并不仅限采用顺置方式，还可以将其中两个驱动装置2相对设置。

在另一种具体实施方式中，转向架的两端的轮对7的轴箱71通过无轴向横动量的轴承与车轴72转动连接，转向架的中间的轮对7的轴箱71通过有轴向横动量的轴承与车轴72转动连接。

由于三轴转向架通过小半径曲线线路时，中间轮对7横向移动量较大，前、后两端轮对7在运行过程中横向移动量较小，因此采用有轴向横动量的轴承与车轴72连接能够实现轴箱71与车轴72的弹性连接，以适应转向架通过曲线线路的工况。

请参考图7和图8，图7、图8分别为图3中一系悬挂装置的主视图、侧视图。

在另一种具体实施方式中，如图7和图8所示，转向架的一系悬挂装置3包括设于轴箱71和构架5之间的一系弹簧31，轴箱71和构架5之间还连接有一系垂向减振器32、纵向拉杆33，且一系弹簧31与轴箱71之间还设有调整垫片311。

采用这种结构，转向架运行过程中，一系弹簧31和一系垂向减振器32匹配在一起减缓轴箱71和构架5之间的垂向振动和冲击，纵向拉杆33减缓轴箱71和构架5之间的纵向振动和冲击，调整垫片311能够调整弹簧的工作高度和铁路车辆的轴重，提高一系悬挂装置的灵活性。

请参考图9、图10，图9、图10分别为图3中二系悬挂装置4的主视图、俯视图。

在另一种具体实施方式中，如图9和图10所示，上述转向架的二系悬挂装置4包括设于构架5和转向架的车体9之间的二系弹簧41，二系弹簧41的刚度小于一系弹簧31的刚度，构架5和车体9之间还连接有二系垂向减振器42、横向减振器43、纵向的抗蛇行减振器44。

采用这种结构，转向架运行过程中，二系弹簧41和二系垂向减振器42匹配在一起减缓构架5和车体9之间的垂向振动和冲击，横向减振器43减缓构架5和车体9的横向振动和冲击，抗蛇形减振器44能抑制转向架蛇形运动。另外，由于二系弹簧41的挠度大、刚度小，能够进一步增大车体9相对于构架5的运动量，保证机车的曲线通过性能和运行平稳性。

请参考图11和图12，图11、图12分别为图3中牵引装置6的主视图、俯视图。

在另一种具体实施方式中，如图11和图12所示，上述转向架的牵引装置6包括车体牵引座61、牵引外筒62、第一钢丝绳63、牵引杆64、第二钢丝绳65、牵引橡胶筒66、牵引内筒67、车轴72牵引座68，牵引橡胶筒66设于牵引杆64和牵引内筒67之间。采用这种结构，转向架工作过程中，牵引橡胶筒66能够缓冲牵引杆64和牵引内筒67之间的振动和冲击，提高转向架的工作稳定性。

请参考图13和图14，图13、图14分别为图3中制动装置8的主视图、俯视图。

在另一种具体实施方式中，如图13和图14所示，上述转向架的制动装置8包括设于每个轮对7两端的两个制动盘81，每个制动盘81连接有制动器82，其中转向架两端的轮对7的至少一个制动器82为蓄能制动器。

采用这种结构，当转向架要停在规定坡度的轨道上时，两端轮对7的蓄能制动器82能够提供足够大的制动阻力，保证转向架的两端轮对7稳定制动，在两端轮对7稳定制动的基础上，中间轮对7必然不会运动，因此，中间轮对7的制动器82仅采用普通制动器82即可，因此，上述结构的制动装置既保证了较好的制动效果，又不会造成资源的浪费。

以上对本发明所提供的一种三轴转向架及其电机悬挂装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于三轴转向架的电机悬挂装置，其特征在于，包括悬挂座(11)和竖向摆杆(12)，所述摆杆(12)顶端与所述转向架的第一端梁(51)通过横向的第一销轴铰接，所述悬挂座(11)与所述构架(5)的第二端梁(52)固定连接，所述转向架的驱动装置(2)一端与所述摆杆(12)底端通过横向的第二销轴铰接，所述驱动装置(2)的另一端与所述悬挂座(11)通过横向的第三销轴(14)铰接。

2.根据权利要求1所述的三轴转向架的电机悬挂装置，其特征在于，还包括耦合减振器(13)，所述耦合减振器(13)一端与所述驱动装置(2)的电机悬挂横梁(28)连接，所述耦合减振器(13)另一端与所述第一端梁(51)连接。

3.一种三轴转向架，包括驱动装置(2)、构架(5)和电机悬挂装置(1)；其特征在于，所述电机悬挂装置(1)采用如权利要求1或2所述的电机悬挂装置，所述电机悬挂装置(1)连接所述驱动装置(2)和所述构架(5)。

4.根据权利要求3所述的三轴转向架，其特征在于，所述转向架的三个所述驱动装置(2)顺置于所述构架(5)上。

5.根据权利要求4所述的三轴转向架，其特征在于，所述驱动装置(2)包括电机(21)，所述电机(21)的输出转轴(211)连接有小齿轮(22)，所述小齿轮(22)外部啮合有大齿轮(23)，所述大齿轮(23)安装于空心轴(24)上，所述空心轴(24)可转动套装于所述转向架的车轴(72)外部，且所述空心轴(24)外部连接有传动盘(25)，所述传动盘(25)通过传力销(26)与所述轮对(7)连接。

6.根据权利要求5所述的三轴转向架，其特征在于，所述转向架的两端的所述轮对(7)的轴箱(71)通过无轴向横动量的轴承与车轴(72)转动连接，所述转向架的中间的所述轮对(7)的轴箱(71)通过有轴向横动量的轴承与车轴(72)转动连接。

7.根据权利要求6所述的三轴转向架，其特征在于，所述转向架的一系悬挂装置(3)包括设于所述轴箱(71)和所述构架(5)之间的一系弹簧(31)，所述轴箱(71)和所述构架(5)之间还连接有一系垂向减振器(32)、纵向拉杆(33)，且所述一系弹簧(31)与所述轴箱(71)之间还设有调整垫片(311)。

8.根据权利要求7所述的三轴转向架，其特征在于，所述转向架的二系悬挂装置(4)包括设于所述构架(5)和所述转向架的车体(9)之间的二系弹簧(41)，所述二系弹簧(41)的刚度小于所述一系弹簧(31)的刚度，所述构架(5)和所述车体(9)之间还连接有二系垂向减振器(42)、横向减振器(43)、纵向的抗蛇行减振器(44)。

9.根据权利要求8所述的三轴转向架，其特征在于，所述转向架的牵引装置(6)包括相互连接的牵引杆(64)和牵引内筒(67)，所述牵引杆(64)和所述牵引内筒(67)之间还设置有橡胶筒(66)。

10.根据权利要求9所述的三轴转向架，其特征在于，所述转向架的制动装置(8)包括设于每个轮对(7)外侧的制动盘(81)，每个制动盘(81)连接有制动器(82)，其中所述转向架两端的轮对(7)的至少一个所述制动器(82)为蓄能制动器。

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