CN103171582A

CN103171582A - 一种铁路货车转向架及其橡胶垫

Info

Publication number: CN103171582A
Application number: CN2013101085572A
Authority: CN
Inventors: 刘振明; 邢书明
Original assignee: Qiqihar Railway Rolling Stock Co Ltd
Current assignee: CRRC Qiqihar Rolling Stock Co Ltd
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2013-06-26

Abstract

本发明提供一种铁路货车转向架及其橡胶垫，其纵向刚度大于剪切刚度，能够更好地满足车辆的运行需求。所述橡胶垫包括上衬板、下衬板和设置在两者之间的橡胶层，所述上衬板和下衬板均具有平面和分别与所述平面的两侧边相拼接的两斜面，两所述斜面的倾斜方向相反，且均与所述平面呈预定角度设置，所述预定角度在20～35度之间。在受到纵向力作用时，平面部分的橡胶层受剪切力作用，斜面的橡胶层同时受剪切力和拉伸/压缩力作用，由于橡胶具有拉压刚度大于剪切刚度的特性，故橡胶垫的纵向刚度之和大于横向刚度之和；当预定角度在20～35度之间时，橡胶垫的纵向与横向刚度的比值保持在一定范围内，能更好地满足车辆的运行需求。

Description

一种铁路货车转向架及其橡胶垫

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的橡胶垫。本发明还涉及一种具有上述橡胶垫的铁路货车转向架。

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。

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；摇枕与侧架相连，用于控制侧架的运动；侧架与轮对相连，并通过两者之间的摩擦力控制轮对的运动；轮对的转轴两端设有轴承，该轴承与侧架的导框之间安装有承载鞍，承载鞍主要用于传递载荷并提供轴承与侧架的导框之间的横纵向间隙。

近年来，为了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，采用了一种新的货车转向架设计。该设计在转向架的侧架与承载鞍之间加装了一个橡胶垫01，使得轮对能够弹性地定位于侧架上，如图1所示。

请参考图1和图2，图1为现有技术中橡胶垫一种设置方式的立体结构示意图；图2为图1所示橡胶垫的纵向剖面图。

橡胶垫01包括上衬板011、下衬板012和橡胶层013，上衬板011和下衬板012通常为两个金属板，在这两个金属板之间硫化一层橡胶即构成橡胶层013；橡胶垫01的作用是实现轮对与侧架之间的弹性定位并提供一定的刚度，从而减小轮轨间的冲击载荷和车辆的振动，改善车辆的动力学性能。

当车辆落成时，橡胶垫01被垂向压缩，提供一定的一系垂向挠度，使车辆的垂向动力学性能得到改善。在车辆运行的过程中，轮对在水平面内也受到轨道的作用力，而橡胶垫01的弹性作用使得该作用力得到一定程度的缓冲；由于橡胶垫01在横向和纵向均具有一定的抗剪切变形能力，故其可以对轮对提供一定的横向和纵向刚度。可见，加装橡胶垫01之后，车辆的垂向和横向动力学性能均得到了改善。

如图1和图2所示，现有技术中的橡胶垫01大都为平板型，橡胶垫01在整体上呈平板状，这种橡胶垫01在受到横向或纵向的作用力时，均会产生剪切力，从而提供一定的剪切刚度。

根据计算分析和试验可知，上述平板状的橡胶垫01的横向和纵向剪切刚度相同；但车辆在运行过程中所需的纵向剪切刚度较大，而横向剪切刚度较小，当车辆所需的纵向剪切刚度达到一定程度时，现有的橡胶垫01很难满足使用需求。

因此，如何设计一种铁路货车转向架的橡胶垫，以更好地满足车辆的运行需求，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的橡胶垫，其纵向刚度大于横向刚度，能够更好地满足车辆的运行需求。

本发明的另一目的是提供一种铁路货车转向架，其动力学性能较好，运行更为稳定。

为解决上述技术问题，本发明提供一种铁路货车转向架的橡胶垫，所述橡胶垫包括上衬板、下衬板和设置在两者之间的橡胶层，所述上衬板和下衬板均具有平面和分别与所述平面的两侧边相拼接的两斜面，两所述斜面的倾斜方向相反，且均与所述平面呈预定角度设置，所述预定角度在20～35度之间。

本发明的橡胶垫，其侧面类似八字形结构，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，故本发明的橡胶垫采用上述三段式的组合形式，使得橡胶垫的纵向刚度之和大于横向刚度之和，从而能够满足车辆对橡胶垫的刚度需求；当平面与斜面之间的预定角度在20～35度之间时，可以使得橡胶垫的纵向与横向刚度的比值在一定范围内，更好地满足车辆的运行需求，符合动力学原理。

优选地，所述上衬板和所述下衬板的横向宽度在260～300mm之间，以便橡胶垫的强度、纵向与横向刚度达到最佳设置，可以满足目前中国铁路21吨～30吨轴重各种型号货车的需求。

优选地，所述橡胶垫还包括定位件，所述上衬板和所述下衬板通过所述定位件分别与所述侧架和所述承载鞍相连。

优选地，所述预定角度为30°。

优选地，两所述斜面关于所述平面的垂向中心线对称分布。

本发明还提供一种铁路货车转向架，包括侧架、摇枕和轮对，所述轮对两端的承载鞍与所述侧架之间设有橡胶垫，所述橡胶垫为上述任一项所述的橡胶垫。

由于本发明的铁路货车转向架具有上述任一项所述的橡胶垫，故上述任一项所述的橡胶垫所产生的技术效果均适用于本发明的铁路货车转向架。

附图说明

图1为现有技术中橡胶垫一种设置方式的立体结构示意图；

图2为图1所示橡胶垫的纵向剖面图；

图3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立体结构示意图；

图4为本发明所提供橡胶垫在一种具体实施方式中的立体结构示意图；

图5为图4所示橡胶垫的纵向剖视图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种铁路货车转向架的橡胶垫，其纵向剪切刚度大于横向剪切刚度，能够更好地满足车辆的运行需求。

本发明的另一核心是提供一种铁路货车转向架，其动力学性能较好，运行更为稳定。

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转向架在一种具体实施方式中的立体结构示意图。

本发明的铁路货车转向架包括摇枕1、侧架2和轮对3，三者依次连接，摇枕1通过驱动侧架2对轮对3进行控制；两个轮对3可以相互平行地设置在水平面内，两侧架2分别与轮对3的两个端部相连；轮对3的转轴两端设有轴承，该轴承与侧架2的导框之间安装有承载鞍4，承载鞍4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，如图3所示。

为提高货车的动力学性能，减小轮轨间的冲击载荷和车辆的振动，可以在侧架2与承载鞍4之间加装橡胶垫5，橡胶垫5从侧面看类似八字形结构，该种结构的橡胶垫5其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。

请参考图4和图5，图4为本发明所提供橡胶垫在一种具体实施方式中的立体结构示意图；图5为图4所示橡胶垫的纵向剖视图。

在一种具体实施方式中，本发明的橡胶垫5，用于铁路货车转向架，橡胶垫5包括上衬板6、下衬板7和设置在两者之间的橡胶层8，上衬板6和下衬板7通常为金属板，且两者结构相同；上衬板6和下衬板7可以相互平行设置，进而在两者之间硫化一层橡胶以形成橡胶层8。可见，橡胶层8的结构根据上衬板6和下衬板7的结构进行确定，当上衬板6和下衬板7的结构发生变化时，两者之间的橡胶层8也相应改变，进而引发其功能的变化。

本发明的上衬板6和下衬板7均包括平面和斜面部分，如图4和图5所示，上衬板6包括上平面61和上斜面62，下衬板7包括下平面71和下斜面72；由于上衬板6和下衬板7的结构相同，本文中仅以上衬板6为例进行说明，下衬板7的结构请参照上衬板6进行设置。

上平面61通常为水平面，上斜面62与上平面61的两侧边相拼接，上斜面62其实为设置在上平面61两侧的两个斜面，两个斜面均与上平面61呈预定角度θ设置，但两者的倾斜方向相反。

所述预定角度θ根据车辆运行所需的横向刚度和纵向刚度的比值进行相应设置，其较佳的取值范围为20～35度，且在该数值范围内以30°为最佳。

实验表明，当预定角度θ在上述数值范围内时，可使橡胶垫5的纵向刚度和横向刚度的比值在一定范围内，更好地满足车辆的运行需求，以实现车辆动力学性能的最佳配置。

在此基础上，上衬板6和下衬板7的横向宽度W可以设置在260mm～300mm之间。其中，上衬板6和下衬板7的横向宽度W以轴重有关，轴重较大的时候可以采用较大的横向宽度W；轴重较小时，横向宽度W可以取上述数值范围内的较小值。

在设置好预定角度θ后，可以进一步对上衬板6和下衬板7的横向宽度W进行设置；当两者的横向宽度W在上述范围内取值时，可使橡胶垫5的强度得到提高，且可以进一步优化其纵向刚度和横向刚度的比值，基本上能够满足中国铁路21吨～30吨轴重的各种类型的货车需求，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。

此外，上斜面62中的两个斜面可以关于上平面61的垂向中心线对称分布，即两者与上平面61成相同的角度反向倾斜设置，此时橡胶垫5的承载能力以及承载的均匀性较高，有利于改善车辆运行过程中的动力学性能。

当然，上斜面62的两个斜面也可以不关于上平面61的垂向中心线对称分布，两者只要反向倾斜设置即可；也就是说，两斜面与上平面61的夹角可以不同，设两斜面与上平面61所成的夹角分别为θ₁和θ₂，θ₁和θ₂的取值可以不同，也可以相同，两者的取值范围均在20～35度之间。

所述上平面61的垂向中心线是指橡胶垫在铁路货车的垂向的中心线；铁路货车的运行方向为其纵向，即图5中A的方向；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3的轴向，如图5中B的方向；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A、纵向B和垂向。

另外，本发明的橡胶垫5还可以包括定位件9，上衬板6通过定位件9与侧架2相连，下衬板7通过定位件9与承载鞍4相连，如图3所示。

定位件9可以为定位销、铆钉等连接部件；为实现连接，可以在上衬板6和下衬板7上设置贯通孔，以便定位件9穿过后与侧架2或者承载鞍4相连。

以上对本发明所提供的铁路货车转向架及其橡胶垫进行了详细介绍。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转向架以及橡胶垫的核心思想。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

1.一种铁路货车转向架的橡胶垫，所述橡胶垫包括上衬板、下衬板和设置在两者之间的橡胶层，其特征在于，所述上衬板和下衬板均具有平面和分别与所述平面的两侧边相拼接的两斜面，两所述斜面的倾斜方向相反，且均与所述平面呈预定角度设置，所述预定角度在20～35度之间。

2.如权利要求1所述的橡胶垫，其特征在于，所述上衬板和所述下衬板的横向宽度在260～300mm之间。

3.如权利要求1所述的橡胶垫，其特征在于，所述橡胶垫还包括定位件，所述上衬板和所述下衬板通过所述定位件分别与所述侧架和所述承载鞍相连。

4.如权利要求1-3任一项所述的橡胶垫，其特征在于，所述预定角度为30°。

5.如权利要求1-3任一项所述的橡胶垫，其特征在于，两所述斜面关于所述平面的垂向中心线对称分布。

6.一种铁路货车转向架，包括侧架、摇枕和轮对，所述轮对两端的承载鞍与所述侧架之间设有橡胶垫，其特征在于，所述橡胶垫为上述1-5任一项所述的橡胶垫。