CN103661463A - 一种高速铁路货车转向架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速铁路货车转向架，包括构架和设于所述构架下方的轮对导向悬挂装置，所述轮对导向悬挂装置包括轮轴组成和转臂组成，所述转臂组成的第一端套装于所述轮轴组成的车轴，第二端与所述构架连接，且其第一端和所述构架的侧梁之间设有一系弹簧，所述一系弹簧包括相互嵌套的外圈弹簧和内圈弹簧；还包括顶簧，设于所述内圈弹簧和所述侧梁之间，空车时，所述顶簧具有预压缩量。如此，当高速铁路货车处于空车工况时，由于内圈弹簧和构架侧梁之间设有顶簧，且其具有预压缩量，所以对内圈弹簧具有约束作用，可以避免内圈弹簧的振动，以及振动造成的内圈弹簧位置偏移或磨损，从而提高高速铁路货车在空、重车工况下的运行性能。

Description

一种高速铁路货车转向架

技术领域

本发明涉及轨道车辆转向架技术领域，特别是涉及一种高速铁路货车转向架。

背景技术

铁路货车转向架多以三大件转向架为主，也有少量焊接构架式转向架，这些货车转向架能够满足铁路货车120km/h速度运行的要求。然而，随着我国对物资运输质量和时效性的要求越来越高，运行速度200km/h以上的高速货车将是今后我国铁路货车的主要发展方向之一，所以研制能够满足高速铁路货车运行的转向架成为研究课题之一。

现有可供参考设计的多为动车组转向架，由于客运车与货车的差异性，不能直接将动车组转向架运用于高速货车。如，现有动车组转向架与车体间的连接多采用枕梁或牵引销连接，而，采用枕梁连接的形式，会增高车辆的重心，无法满足货车转向架的动力学性能要求，采用牵引销连接的结构，由于横向止挡座设于牵引销的锥形销体上，使得锥形销体根部承受的弯矩增大，从而导致锥形销体根部以及牵引销座与车体连接处的受力状态恶化，降低牵引销与车体连接的可靠性，进而影响车辆运行的安全性和可靠性。

而现有铁路货车转向架也无法直接用于高速铁路货车，如，目前铁路货车转向架的一系弹簧多采用两级刚度弹簧，包括相互嵌套的外圈弹簧和内圈弹簧，当铁路货车处于空车工况时，只有外圈弹簧承载，当铁路货车处于重车工况时，由内圈弹簧承载或内圈弹簧和外圈弹簧共同承载，使铁路货车在空车、重车工况时均具有较大的垂向挠度。

但是，上述一系弹簧的内圈弹簧没有约束，当铁路货车处于空车工况时，只有外圈弹簧承载，而内圈弹簧会出现振动现象，当铁路货车的运行速度达到200km/h以上时，内圈弹簧的振动会加剧，不仅会导致内圈弹簧的位置偏移，也会造成磨损，既影响铁路货车空车工况下的运行性能，也影响铁路货车重车工况下的运行性能。

有鉴于此，如何设计一种货车转向架，能够约束一系弹簧的内圈弹簧，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高速铁路货车转向架，能够约束一系弹簧的内圈弹簧，满足高速铁路货车的运行要求。

为解决上述技术问题，本发明提供一种高速铁路货车转向架，包括构架和设于所述构架下方的轮对导向悬挂装置，所述轮对导向悬挂装置包括轮轴组成和转臂组成，所述转臂组成的第一端套装于所述轮轴组成的车轴，第二端与所述构架连接，且其第一端和所述构架的侧梁之间设有一系弹簧，所述一系弹簧包括相互嵌套的外圈弹簧和内圈弹簧；还包括顶簧，设于所述内圈弹簧和所述侧梁之间，空车时，所述顶簧具有预压缩量。

如上设计，当高速铁路货车处于空车工况时，车体承重小，只有外圈弹簧与车体接触承重，此时由于内圈弹簧和构架侧梁之间设有顶簧，且其具有预压缩量，所以对内圈弹簧具有约束作用，可以避免内圈弹簧的振动，以及振动造成的内圈弹簧位置偏移或磨损，从而提高高速铁路货车在空、重车工况下的运行性能。

优选地，所述内圈弹簧的顶端设有顶簧座，所述顶簧座包括环形座和沿所述环形座的内圈凹陷的支撑部，所述支撑部插装于所述内圈弹簧，所述顶簧卡置于所述支撑部和所述侧梁之间。

优选地，所述一系弹簧和所述转臂组成的第一端之间还设有隔振垫。

优选地，所述转臂组成包括可拆卸连接的上组成部和下组成部。

优选地，所述车轴上安装有三个制动盘。

优选地，所述侧梁的中部设置有二系弹簧，所述二系弹簧为空气弹簧。

优选地，所述侧梁的中部设置有二系弹簧，所述二系弹簧为橡胶弹簧，其包括承载部和插装于所述承载部的减振部。

优选地，所述减振部包括从上到下依次连接的第一腔室、第二腔室、垂向橡胶弹簧部以及横向橡胶弹簧部，所述第一腔室和所述第二腔室通过具有节流孔的节流板分隔，且所述第二腔室内装有减振液。

优选地，所述第一腔室内设置有弹性薄膜件，以阻隔空气与所述减振液接触。

优选地，所述垂向橡胶弹簧部的横截面从上到下逐渐缩小。

优选地，还包括连接车体和所述构架的牵引装置，所述牵引装置包括牵引销，其销座上设置有横向止挡安装座，与所述构架纵向梁上的横向止挡板位置对应。

优选地，所述牵引装置还包括牵引梁和牵引拉杆；所述牵引梁外套于所述牵引销的锥形销体；所述牵引拉杆的一端与所述牵引梁连接，另一端与所述构架横梁的牵引拉杆安装座连接；所述销座上还设有横向减振器安装座，与所述构架纵向梁上的横向减振器座位置对应。

优选地，所述牵引拉杆为两个，其关于所述牵引梁的中心点中心对称。

优选地，所述牵引梁和所述锥形销体之间设有橡胶节点。

优选地，还包括设于所述牵引梁底端的底盖板，所述底盖板与所述锥形销体可拆卸连接。

优选地，所述牵引梁的底部沿其梁体的内壁周向设有多个挡耳。

附图说明

图1为本发明所提供高速铁路货车转向架的正视图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1的仰视图；

图4为图1的左视图；

图5为图1中轮对导向悬挂装置的结构示意图；

图6为图5中一系弹簧的结构示意图；

图7为图5的左视图；

图8为本发明所提供一种橡胶弹簧的结构示意图；

图9为图8中减振部的结构示意图；

图10为图1中牵引装置的结构示意图；

图11为图10的俯视图；

图12为图10中牵引销的结构示意图；

图13为图12的俯视图；

图14为图10中牵引梁的结构示意图；

图15为图14的俯视图。

图1-15中：

构架10，侧梁101，横梁102，纵向梁103；

轮对导向悬挂装置20，轮轴组成201，制动盘211，转臂组成202，上组成部221，下组成部222，一系弹簧203，外圈弹簧231，内圈弹簧232，顶簧233，顶簧座234，隔振垫235；

牵引装置30，牵引销301，销座311，锥形销体312，横向止挡安装座313，横向减振器安装座314，牵引梁302，牵引臂321，梁体322，挡耳323，牵引拉杆303，橡胶节点304，底盖板305，螺栓351；

空气弹簧401，橡胶弹簧402，减振部421，第一腔室421a，第二腔室421b，垂向橡胶弹簧部421c，横向橡胶弹簧部421d，节流板421e，弹性薄膜件421f，承载部422，金属板422a，橡胶层422b；

横向减振器501，横向止挡件502。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种高速铁路货车转向架，能够约束一系弹簧的内圈弹簧，满足高速铁路货车的运行要求。

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。

需要说明的是，本文中涉及的上、下和横向等方位词，是以转向架装配于高速铁路货车正常行驶时的视角为基准定义的；应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

请参考图1-4，图1为本发明所提供高速铁路货车转向架的正视图，图2为图1的俯视图，图3为图1的仰视图，图4为图1的左视图。

该实施例中，货车转向架包括构架10、设于构架10下方的轮对导向悬挂装置20以及牵引装置30。

其中，构架10包括两个平行设置的侧梁101，两侧梁101之间固设有两个平行设置的横梁102，两横梁102之间固设有两个平行设置的纵向梁103。各部件之间均可通过焊接固定，既简便又可靠。

请一并参考图5-7，图5为图1中轮对导向悬挂装置的结构示意图；图6为图5中一系弹簧的结构示意图；图7为图5的左视图。

轮对导向悬挂装置20包括轮轴组成201和转臂组成202。

轮轴组成201包括车轴和套设于所述车轴上的轮对。

转臂组成202的第一端套装于所述车轴的端部，第二端与构架10上的安装座连接，且其第一端和构架10的侧梁101之间设有一系弹簧203。

该一系弹簧203包括相互嵌套的外圈弹簧231和内圈弹簧232，即一系弹簧203采用两级刚度弹簧。

可参考背景技术理解，当高速铁路货车处于空车工况时，只有外圈弹簧231承载，处于重车工况时，由外圈弹簧231和内圈弹簧232共同承载，从而高速铁路货车在空车、重车工况时均具有较大的垂向挠度。

此外，一系弹簧203还包括顶簧233，设于内圈弹簧232和侧梁101之间，空车时，顶簧233具有预压缩量。

如此设置，当高速铁路货车处于空车工况时，车体承重小，只有外圈弹簧231与构架10的侧梁101接触承重，此时，顶簧233因其具有预压缩量，对内圈弹簧232产生向下的压紧力，起到约束内圈弹簧232的作用，从而避免内圈弹簧232的振动，以及由振动造成的内圈弹簧232的位置偏移或磨损，进而提高了高速铁路货车在空、重车工况下的运行性能。

需要指出的是，空车时，顶簧233的预压缩量可以根据实际情况来确定，只要可以在空车工况下，压紧内圈弹簧232对其约束即可。

具体地，可在内圈弹簧232的顶端设置顶簧座234，该顶簧座234包括环形座和沿所述环形座的内圈凹陷的支撑部，所述支撑部插装于所述内圈弹簧233，顶簧233卡置于所述支撑部和所述侧梁101之间。

其中，所述环形座的形状与内圈弹簧232的端面适配，如此可以防止该环形座与其他部件干涉。

当然，顶簧座234也可以采用其他结构，比如与内圈弹簧232适配的圆盘形结构，放置于内圈弹簧232顶端，但是该种结构无法限位，容易脱落，导致对内圈弹簧232的约束失效。

其中，侧梁101上设有弹簧座，用于容纳和定位一系弹簧203，为了更好地对顶簧233进行限位，可以在所述弹簧座上设置定位槽。

本领域的技术人员应当可以理解，在设置时，内圈弹簧232的刚度大于外圈弹簧231的刚度，由于高速铁路货车空车、重车时质量相差悬殊，空车时外圈弹簧231承载，其刚度小，静挠度大，有利于防止脱轨发生，重车时由外圈弹簧231和内圈弹簧232两者共同承载，弹簧刚度大，可避免弹簧挠度过大影响车钩高度。

进一步地，一系弹簧203和转臂组成202的第一端之间还设有隔振垫235。隔振垫235的设置可隔离轮轨间的高频振动，进一步改善高速铁路货车的垂向性能及各零部件的工作环境。

进一步地，转臂组成202包括可拆卸连接的上组成部221和下组成部222，即转臂组成202设为分体结构。由于转臂组成202的转臂长度较长，在转臂组成202与轮对组成201安装或拆卸的过程中，存在诸多不便，若将其设置为分体结构，在检修更换轮对时比较方便，只需拆卸下组成部222，不需要将整个转臂组成202从构架10上拆卸，工作量大大减小。

其中，上组成部221和下组成部222之间可以通过螺栓连接，既简便又可靠。

此外，还可以在转臂组成202上设置轴温探测器，能够实时监测设于转臂组成202和车轴之间的轴承的温度，保证车辆行驶的安全性。

该实施例中，轮轴组成201的车轴上安装有三个制动盘211，如此，每个转向架可安装六套制动单元，使转向架能够满足现有技规中高速铁路车辆紧急制动距离的要求。

还可以在所述车轴的端部设置防滑器，以防止车辆制动时车轮与钢轨间滑移而擦伤车轮。

如图1所示，构架10的侧梁101中部还设置有二系弹簧，该二系弹簧可以为空气弹簧401。

将二系弹簧设置于侧梁101的中部，可以增加二系弹簧的横向跨度，提高车辆的抗侧滚能力。

二系弹簧设为空气弹簧401，由于空气弹簧401在高速铁路货车处于空、重车变化时不存在高度变化，所以不会影响货车的空、重车连挂，从而使一系弹簧203的挠度有更大的优化空间，可进一步提高高速铁路货车的横向和垂向性能。

当然，将二系弹簧设为橡胶弹簧402也是可以的，此时，橡胶弹簧402应具有减振功能，以期达到与空气弹簧401相同的效果。

请参考图8-9，图8为本发明所提供一种橡胶弹簧的结构示意图；图9为图8中减振部的结构示意图。

所述橡胶弹簧402包括承载部422和插装于承载部422的减振部421；两者可以分别设置，再通过紧固件连接，当然也可以直接设计为一体式结构。只是分体式结构便于对橡胶弹簧402进行检修。

承载部422包括交替设置的金属板422a和橡胶层422b，其中部具有通孔，以容纳减振部421。

在该实施例中，减振部421包括从上到下依次连接的第一腔室421a、第二腔室421b、垂向橡胶弹簧部421c以及横向橡胶弹簧部421d；其中，第一腔室421a和第二腔室421b通过具有节流孔的节流板421e分隔，且第二腔室421b内装有减振液。

为便于橡胶弹簧402的安装，可以在其上下端分别设置上衬板和下衬板。

当橡胶弹簧402受力向下变形，由于垂向橡胶弹簧部421c的剪切刚度小，会首先产生变形，从而压缩第二腔室421b，使第二腔室421b内的减振液通过节流板421e的节流孔进入第一腔室421a，起到衰减振动的作用。

当橡胶弹簧402向上恢复原形时，减振液在重力的作用下通过节流板421e的节流孔流入第二腔室421b。

这里需要指出的是，若是橡胶弹簧402的上端与车体连接在一起，则橡胶弹簧402可以起到双向减振作用，若是橡胶弹簧402的上端仅与车体接触并未连接，则橡胶弹簧402仅在车体承重时起到减振作用。

进一步地，可以在第一腔室421a内设置弹性薄膜件421f，以阻隔空气与减振液接触。如此，可以防止空气将减振液乳化，降低橡胶弹簧402的减振性能。

进一步地，垂向橡胶弹簧部421c的横截面从上到下逐渐缩小。如此，在橡胶弹簧402受力向下变形时，第二腔室421b的变形量较大，可提高橡胶弹簧402的垂向减振功能。

在实际设置时，橡胶弹簧402的减振部421也可以直接采用液压减振器或摩擦减振器来代替。

请一并参考图10-15，图10为图1中牵引装置的结构示意图；图11为图10的俯视图；图12为图10中牵引销的结构示意图；图13为图12的俯视图；图14为图10中牵引梁的结构示意图；图15为图14的俯视图。

牵引装置30用于连接车体和构架10，牵引装置30包括牵引销301，牵引销301包括与车体连接的销座311和位于销座311中部的锥形销体312。销座311上设置有横向止挡安装座313，与构架10的纵向梁103上的横向止挡板位置对应；横向止挡件502的一端安装于横向止挡安装座313，另一端与横向止挡板配合，横向止挡件502可优选为橡胶材质制成，如此可弹性地约束车体与构架10之间的横向相对运动，提高车辆横向运行性能和安全性。

如上，将横向止挡安装座313设于销座311，与背景技术中将其设于牵引销301的锥形销体312相比，可以节省垂向空间，大幅降低牵引销301的锥形销体312的高度，从而使锥形销体312的根部承受的弯矩减小，有效改善了锥形销体312根部及销座311与车体连接处的受力状态，提高高速铁路货车运行的安全性和可靠性。

销座311上还设有横向减振器安装座314，与构架10的纵向梁103上的横向减振器座位置对应，横向减振器501的一端与销座311上的横向减振器安装座314连接，另一端与纵向梁103上的横向减振器座连接，可结合图2理解。

牵引销301可以整体铸造形成，当然，也可以将各部分分别形成，再组合为一体，只是整体铸造结构的牵引销301，其内部不存在连接部位，可靠性更高。

牵引装置30还包括牵引梁302和牵引拉杆303；牵引梁302外套于锥形销体312，牵引拉杆303的一端与牵引梁302连接，另一端与设于构架10的横梁102上的牵引拉杆安装座连接。

如上，横向减振器501和牵引拉杆303均通过牵引销301直接与构架10连接，而牵引销301又通过其销座311与车体连接，从而减少了货车转向架与车体之间的连接点，而且，销座311与车体可以通过螺栓连接，操作方便，从而降低了转向架与车体间的组装、分体难度，便于生产及维修。

其中，牵引拉杆303可以设置为两个，且关于牵引梁302的中心点中心对称。

牵引梁302包括与锥形销体312套装的梁体322，及与梁体322连接的两个牵引臂321，且两个牵引臂321关于梁体322的中心点中心对称。牵引梁302也优选为整体铸造结构。

牵引拉杆303的一端与牵引臂321连接，另一端与横梁102上的牵引拉杆座连接，可结合图3理解。

如上，牵引装置30采用双拉杆结构，可将纵向力均匀地分成两部分，分别作用于两横梁102上，改善了构架10的受力状态，提高了构架10的可靠性。

在具体的结构中，牵引梁302的梁体322与锥形销体312之间还设有橡胶节点304；该橡胶节点304包括内层、外层和设置于两者之间的橡胶件，其中内层和外层通常设置为金属件，其内层具有与锥形销体312配合的锥形孔，外层可设为圆筒形结构，如此，与外层配合的梁体322内孔可设为圆形孔，便于加工。

橡胶节点304与梁体322、锥形销体312优选为过盈配合。如此，当车体与转向架之间发生回转运动时，能够避免橡胶节点304的内层、外层因摩擦受到磨损，影响牵引力和制动力的传递，还能够延长橡胶节点304的使用寿命。

所述牵引装置30还包括设于牵引梁302底端的底盖板305，该底盖板305与锥形销体312可拆卸连接。

当牵引梁302与牵引销301装配好后，将底盖板305与锥形销体312连接，对牵引销301的垂向进行限位，防止其脱出牵引梁302，发生事故。

具体的结构中，锥形销体312底端的中部具有螺纹孔，底盖板305通过螺栓351与锥形销体312连接。

在上述基础上，牵引梁302的底部沿其梁体322的内壁周向设有多个挡耳323（图15示出的牵引梁302底部设有四个挡耳323）；挡耳323可以对橡胶节点304进行垂向定位，与底盖板305共同起到对牵引销301垂向定位的作用。多个挡耳323可沿梁体322内壁周向均匀设置，使橡胶节点304的受力分布均匀。

以上对本发明所提供的一种高速铁路货车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 (16)

1.一种高速铁路货车转向架，包括构架（10）和设于所述构架（10）下方的轮对导向悬挂装置（20），所述轮对导向悬挂装置（20）包括轮轴组成（201）和转臂组成（202），所述转臂组成（202）的第一端套装于所述轮轴组成（201）的车轴，第二端与所述构架（10）连接，且其第一端和所述构架（10）的侧梁（101）之间设有一系弹簧（203），所述一系弹簧（203）包括相互嵌套的外圈弹簧（231）和内圈弹簧（232）；其特征在于，还包括顶簧（233），设于所述内圈弹簧（232）和所述侧梁（101）之间，空车时，所述顶簧（233）具有预压缩量。

2.如权利要求1所述的高速铁路货车转向架，其特征在于，所述内圈弹簧（233）的顶端设有顶簧座（234），所述顶簧座（234）包括环形座和沿所述环形座的内圈凹陷的支撑部，所述支撑部插装于所述内圈弹簧（233），所述顶簧（233）卡置于所述支撑部和所述侧梁（101）之间。

3.如权利要求1所述的高速铁路货车转向架，其特征在于，所述一系弹簧（203）和所述转臂组成（202）的第一端之间还设有隔振垫（235）。

4.如权利要求1所述的高速铁路货车转向架，其特征在于，所述转臂组成（202）包括可拆卸连接的上组成部（221）和下组成部（222）。

5.如权利要求1所述的高速铁路货车转向架，其特征在于，所述车轴上安装有三个制动盘（211）。

6.如权利要求1至5任一项所述的高速铁路货车转向架，其特征在于，所述侧梁（101）的中部设置有二系弹簧，所述二系弹簧为空气弹簧（401）。

7.如权利要求1至5任一项所述的高速铁路货车转向架，其特征在于，所述侧梁（101）的中部设置有二系弹簧，所述二系弹簧为橡胶弹簧（402），其包括承载部（422）和插装于所述承载部（422）的减振部（421）。

8.如权利要求7所述的高速铁路货车转向架，其特征在于，所述减振部（421）包括从上到下依次连接的第一腔室（421a）、第二腔室（421b）、垂向橡胶弹簧部（421c）以及横向橡胶弹簧部（421d），所述第一腔室（421a）和所述第二腔室（421b）通过具有节流孔的节流板（421e）分隔，且所述第二腔室（421b）内装有减振液。

9.如权利要求8所述的高速铁路货车转向架，其特征在于，所述第一腔室（421a）内设置有弹性薄膜件（421f），以阻隔空气与所述减振液接触。

10.如权利要求8所述的高速铁路货车转向架，其特征在于，所述垂向橡胶弹簧部（421c）的横截面从上到下逐渐缩小。

11.如权利要求1至5任一项所述的高速铁路货车转向架，其特征在于，还包括连接车体和所述构架（10）的牵引装置（30），所述牵引装置（30）包括牵引销（301），其销座（311）上设置有横向止挡安装座（313），与所述构架纵向梁（103）上的横向止挡板位置对应。

12.如权利要求11所述的高速铁路货车转向架，其特征在于，所述牵引装置（30）还包括牵引梁（302）和牵引拉杆（303）；所述牵引梁（302）外套于所述牵引销（301)的锥形销体（312）；所述牵引拉杆（303）的一端与所述牵引梁（302）连接，另一端与所述构架横梁（102）的牵引拉杆安装座连接；所述销座（311）上还设有横向减振器安装座（314），与所述构架纵向梁（103）上的横向减振器座位置对应。

13.如权利要求12所述的高速铁路货车转向架，其特征在于，所述牵引拉杆（303）为两个，且关于所述牵引梁（302）的中心点中心对称。

14.如权利要求12所述的高速铁路货车转向架，其特征在于，所述牵引梁（302）和所述锥形销体（312）之间设有橡胶节点（304）。

15.如权利要求12所述的高速铁路货车转向架，其特征在于，还包括设于所述牵引梁（302）底端的底盖板（305），所述底盖板（305）与所述锥形销体（312）可拆卸连接。

16.如权利要求15所述的高速铁路货车转向架，其特征在于，所述牵引梁（302）的底部沿其梁体（322）的内壁周向设有多个挡耳（323）。

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