CN103171577A - 一种铁路货车及其转向架 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铁路货车及其转向架，能够有效地减小轮轨冲角、降低车轮的磨耗，提高车辆运行的稳定性。所述铁路货车转向架，包括依次相连的侧架、承载鞍和轮对，所述侧架具有两个导框，两所述导框分别伸入所述承载鞍两端的槽口，各所述导框与其对应槽口的两侧内壁的横向距离之和在6mm～14mm之间。当所述导框与其对应的槽口的两侧内壁的横向距离之和设置在6mm～14mm之间时，可以较好的兼顾转向架在轨道的直线段行驶时的蛇行稳定性、曲线段的通过性能以及侧架的导框与承载鞍之间的磨耗，实现转向架综合性能的优化设置。

Description

一种铁路货车及其转向架

技术领域

本发明涉及铁路货车技术领域，特别是涉及一种铁路货车转向架。本发明还涉及一种具有上述转向架的铁路货车。

背景技术

铁路货车转向架是一般包括车体、转向架、制动装置以及车钩缓冲装置等部分。转向架是指将两个或者几个轮对用专门的构架（如摇枕和侧架）组成的小车，其可以与轨道间实现相对转动。转向架的主要作用是支撑车体、引导车体沿轨道行驶并承受来自车体及线路的各种载荷。

请参考图1，图1为现有技术中铁路货车转向架在一种具体实施方式中的立体结构示意图。

铁路货车上最常见的转向架为铸钢三大件式转向架，所谓“三大件”指的是一个摇枕和两个铸造的侧架；铁路货车一般包括摇枕01、侧架02和轮对03，摇枕01与侧架02相连，以控制侧架02运动；两个轮对03可以相互平行地设置在水平面内，两侧架02分别与轮对03的两个端部相连；轮对03的转轴两端设有轴承，该轴承与侧架02的导框之间安装有承载鞍04，承载鞍04主要用于传递载荷并提供轴承与侧架2的导框之间的横纵向间隙。

请进一步参考图2，图2为现有技术中侧架的导框与承载鞍安装后的局部放大示意图。

轮对03通过承载鞍04与侧架02导框的顶面接触，实现连接和定位，属于金属对金属的摩擦副，是一种干摩擦约束，如图2所示。这种干摩擦的结构会导致空车和负载时导框顶面与承载鞍04之间摩擦力的较大差异；由于侧架02通过导框顶面与承载鞍04之间的摩擦力实现对轮对03的控制，而空车时侧架02对承载鞍04的垂向作用力较小，故摩擦力较小，此时侧架02对轮对03的控制力相对较弱，轮对03极易绕垂直轴回转；同理，负载时，侧架02对轮对03的控制力较强，轮对03很难绕垂直轴回转；因此，在空车和负载两种状态下，车辆通过轨道的曲线段时，轮对03与轨道之间的轮轨冲角较大，不能实现趋向径向位置和自动复位，引起较大的轮缘磨耗，同时还会引起承载鞍04和侧架02之间的磨耗。

上述技术缺陷在不同程度影响了货车转向架在直线段和曲线段的通过能力，降低了货车的运行速度和稳定性，增加了运营成本和维护费用。

因此，如何设计一种铁路货车转向架，以减小轮轨冲角以及车轮磨耗，改善车辆的动力学性能，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种铁路货车转向架，能够有效地减小轮轨冲角、降低车轮的磨耗，提高车辆运行的稳定性。

本发明的另一目的是提供一种铁路货车，其在轨道的直线段运行平稳，且曲线段的通过性能较好。

为解决上述技术问题，本发明提供一种铁路货车转向架，包括依次相连的侧架、承载鞍和轮对，所述侧架具有两个导框，两所述导框分别伸入所述承载鞍两端的槽口，各所述导框与其对应槽口的两侧内壁的横向距离之和在6mm～14mm之间。

当所述导框与其对应的槽口的两侧内壁的横向距离之和设置在6mm～14mm之间时，可以较好的兼顾转向架在轨道的直线段行驶时的蛇行稳定性、曲线段的通过性能以及侧架的导框与承载鞍之间的磨耗，实现转向架综合性能的优化设置。

优选地，两所述导框与其对应槽口的底面的纵向距离之和在5mm～16mm之间。此时的纵向距离能够与上述横向距离相互配合，以进一步优化转向架的动力学性能，减小轮轨的磨耗。

优选地，所述铁路货车转向架还包括交叉杆，所述轮对的两侧均设有所述侧架，所述交叉杆连接在所述轮对两侧的所述侧架之间。

本发明的两侧架之间还可以设置交叉杆，通过交叉杆将两侧架弹性地连接起来，避免侧架在运行过称中产生菱形变形，提高车辆运行的稳定性。

优选地，在所述侧架与所述承载鞍之间的垂向垫装有橡胶垫，以实现侧架对轮对的弹性定位，进而提供一定的纵向、横向和垂向刚度。

优选地，所述橡胶垫的纵向截面呈八字形设置。

本发明的铁路货车转向架，在侧架与承载鞍之间垫装有橡胶垫，且橡胶垫的纵向截面类似八字形结构，整个橡胶垫的纵向刚度大于横向刚度，能够更好地满足车辆的运行需求。

本发明还提供一种铁路货车，包括车体和与所述车体相连的转向架，所述转向架为上述任一项所述的铁路货车转向架。

由于本发明的铁路货车具有上述任一项所述的铁路货车转向架，故上述任一项铁路货车转向架所产生的技术效果均适用于本发明的铁路货车，此处不再赘述。

附图说明

图1为现有技术中铁路货车转向架在一种具体实施方式中的立体结构示意图；

图2为现有技术中侧架的导框与承载鞍安装后的局部放大示意图；

图3为本发明所提供铁路货车在一种具体实施方式中的结构示意图；

图4为本发明所提供铁路货车转向架在一种具体实施方式中的组装分解立体图；

图5为图4所示铁路货车转向架的组装完成立体图；

图6为本发明所提供侧架的导框与承载鞍在安装状态下的纵向剖视图；

图7为本发明所提供橡胶垫在一种具体实施方式中安装在铁路货车转向架上的侧面结构示意图；

图8为本发明所提供交叉杆在一种具体实施方式中安装在铁路货车转向架上的俯视图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种铁路货车转向架，能够有效地减小轮轨冲角、降低车轮的磨耗，提高车辆运行的稳定性。

本发明的另一核心是提供一种铁路货车，其在轨道的直线段运行平稳，且曲线段的通过性能较好。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图3，图3为本发明所提供铁路货车在一种具体实施方式中的结构示意图。

本发明的铁路货车包括车体1和转向架2，车体1安装在转向架2上，转向架2带动车体1沿轨道运行；铁路货车包括敞车、棚车、平车和罐车等多种类型，图1所示的铁路货车为一种敞车。

铁路货车的载重通常都比较大，其载重量在较大程度上取决于转向架2的结构，故以下结合附图对本发明的转向架2进行详细说明。

请参考图4和图5，图4为本发明所提供铁路货车转向架在一种具体实施方式中的组装分解立体图；图5为图4所示铁路货车转向架的组装完成立体图。

本发明的转向架2包括摇枕21、侧架22和轮对23，三者依次相连，摇枕21通过驱动侧架22对轮对23进行控制；两个轮对23可以相互平行地设置在水平面内，两侧架22分别与轮对23的两个端部相连；轮对23的转轴两端设有轴承，该轴承与侧架22的导框之间安装有承载鞍24，承载鞍24主要用于传递载荷并提供轴承与侧架22的导框之间的横纵向间隙，如图5所示。

请参考图6，图6为本发明所提供侧架的导框与承载鞍在安装状态下的纵向剖视图。

侧架22具有两个导框，即第一导框25和第二导框26，第一导框25和第二导框26分别从承载鞍24的两端伸入其槽口241内，如图6所示；第一导框25的两侧壁251与其对应的槽口241的两侧内壁242均存在间隙，该间隙处于转向架2的横向，故也称为第一导框25与槽口241的横向距离a；当转向架2处于静止状态时，第一导框25处于槽口241的中间位置，故第一导框25的两侧壁251与槽口241两侧内壁242的横向距离a相等，此时，第一导框25与槽口241的横向距离之和即为2a，2a可以在6mm～14mm之间进行取值。

显然，第二导框26的两侧壁261与其对应的槽口241的两侧内壁242之间也存在间隙，且第二导框26与其对应的槽口241之间的横向距离也为a；也就是说，第二导框26的两侧壁261与其对应的槽口241的两侧内壁242之间的横向距离之和也为2a，且2a的取值范围也为6mm～14mm。

其中，铁路货车的运行方向为其纵向；在水平面内与所述纵向垂直的方向为其横向，该方向平行于轮对23的轴向；在竖直面内垂直于轨道的方向为车辆的垂向；凡无特殊说明，本文中均采用上述定义界定横向、纵向和垂向。

第一导框25、第二导框26和槽口241的两侧均以承载鞍24的纵向中心线Y为基准，处于纵向中心线Y两侧的壁面或者端面构成上述三者的侧壁或者侧端面。

当2a设置在6mm～14mm之间时，侧架22与承载鞍24之间在横向具有一定的距离，承载鞍24为轮对23的回转提供了一定的空间，则轮对23能够绕垂直轴回转，以便转向架2顺利通过轨道的曲线段；同时，该横向距离a不至于过大，侧架22还可以通过导框（第一导框25和第二导框26）与承载鞍24之间的摩擦力对承载鞍24进行控制，避免转向架2在轨道直线段运行时的蛇形变形。

由此可见，2a的取值范围可以较好的兼顾转向架2在轨道的直线段行驶时的蛇行稳定性、曲线段的通过性能以及侧架22的导框（第一导框25和第二导框26）与承载鞍24之间的磨耗，实现转向架2综合性能的优化设置。

在此基础上，第一导框25的顶面252与其对应的槽口241的底面243之间存在纵向距离b，第二导框26的顶面262与其对应的槽口241的底面243之间存在纵向距离c，b与c之和可以设置在5mm～16mm之间。

本领域技术人员应该理解，横向距离a、纵向距离b和c的大小与转向架2的规格相关，当轴距较大时，2a的值以及b和c之和应在其相应的数值范围内取较大值；当轴距较小时，2a的值以及b和c之和应取较小值。

所述槽口241的底面243是指与其开口端相对的一端的内端面，与第一导框25的顶面252和第二导框26的顶面262相对设置；所述槽口241的内外以其纵向中心线Y为基准，靠近纵向中心线Y的一端为其内端或者内侧，远离的一端为其外端或者外侧，槽口241的两侧内壁242和与开口端相对一端的内端面均采用该定义进行界定；第一导框25的顶面252和第二导框26的顶面262是指两者伸入槽口241一端的端面。

通常，第一导框25与第二导框26关于承载鞍24的横向中心线X对称设置，故在转向架2静止时，b与c通常相等，但在转向架2的运行过程中会发生此消彼长的关系；只要保证b与c之和在5mm～16mm之间，轮对23就具有纵向的位移空间，以完成轮对23在轨道曲线段的转向；另一方面，轮对23的纵向位移空间又是相对有限的，其与上述横向距离a相互配合，达到转向架2综合性能的最佳设置。

请参考图7，图7为本发明所提供橡胶垫在一种具体实施方式中安装在铁路货车转向架上的侧面结构示意图。

为提高铁路货车的动力学性能，减小轮轨间的冲击载荷和车辆的振动，可以在侧架22与承载鞍24之间加装橡胶垫27，橡胶垫27垫装在侧架22与承载鞍24的垂向，如图7所示；橡胶垫27能够起到一定的缓冲作用，实现侧架22对轮对23的弹性定位，提供一定的纵向、横向和垂向刚度。

橡胶垫27的结构形式多样，可以是平板形、八字形等结构；当橡胶垫27呈八字形时，其纵向截面类似八字形结构，该种结构的橡胶垫27的纵向刚度大于横向刚度，能够更好地满足车辆的运行需求，改善车辆的动力学性能。

橡胶垫27的八字形的撇捺部分构成其斜面结构，而连接撇捺的部分为平面结构；当受到横向作用力时，平面和斜面部分的橡胶层均受到剪切力作用，以提供剪切刚度；在受到纵向力作用时，平面部分的橡胶层受剪切力作用，而两侧斜面的橡胶层同时受剪切力和拉伸/压缩力作用，由于橡胶层中的橡胶具有拉压刚度大于剪切刚度的特性，故橡胶垫27的纵向刚度之和大于横向刚度之和，从而能够适应车辆对铁路货车转向架的刚度要求。

请参考图8，图8为本发明所提供交叉杆在一种具体实施方式中安装在铁路货车转向架上的俯视图。

本发明的转向架2还可以包括交叉杆28，交叉杆28以其头端与两侧架22的端部相连，以便将两侧架22弹性地连接起来，提高车辆运行的稳定性；轮对23的两侧均设有侧架22，通过侧架22驱动轮对23两侧的滚轮转动，两平行设置的轮对23和与其对应的两侧架22构成一个菱形结构，该结构的稳定性较差，在运动的过程中可能会出现错位变形，也就是所谓的菱形变形或者蛇形变形；因此，可以设置交叉杆28，将两侧架22进行弹性连接，以提高转向架2的稳定性，避免出现菱形变形。

本发明基本上能够满足各种类型货车的运行需求，尤其适用于中国北车齐齐哈尔轨道交通装备有限公司制造的ZKI系列的转向架。

以上对本发明所提供的铁路货车及其转向架进行了详细介绍。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铁路货车以及铁路货车转向架的核心思想。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 (6)

1.一种铁路货车转向架，包括依次相连的侧架、承载鞍和轮对，所述侧架具有两个导框，两所述导框分别伸入所述承载鞍两端的槽口，其特征在于，各所述导框与其对应槽口的两侧内壁的横向距离之和在6mm～14mm之间。

2.如权利要求1所述的铁路货车转向架，其特征在于，两所述导框与其对应槽口的底面的纵向距离之和在5mm～16mm之间。

3.如权利要求1或2所述的铁路货车转向架，其特征在于，所述铁路货车转向架还包括交叉杆，所述轮对的两侧均设有所述侧架，所述交叉杆连接在所述轮对两侧的所述侧架之间。

4.如权利要求1或2所述的铁路货车转向架，其特征在于，在所述侧架与所述承载鞍之间的垂向垫装有橡胶垫。

5.如权利要求4所述的铁路货车转向架，其特征在于，所述橡5胶垫的纵向截面呈八字形设置。

6.一种铁路货车，包括车体和与所述车体相连的转向架，其特征在于，所述转向架为上述1-5任一项所述的铁路货车转向架。

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