CN104176082A - 轴箱组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轴箱组件(1)，其包括：至少一个滚动轴承(3a，3b)，其被设计为安装在轮轴(2)上；盖(4)，其被设计为与轮轴(2)紧固，以轴向保持所述盖(4)和所述轮轴(2)的接合台(2b)之间的至少一个滚动轴承(3a，3b)；垫环(5)，其安装在轮轴(2)上，位于所述至少一个滚动轴承(3a，3b)和接合台(2b)之间。所述垫环(5)包括可变形部分(28)，以充分配合轮轴(2)的接合台(2b)的形状。

Description

轴箱组件

技术领域

本发明涉及一种用于铁路车辆的轴箱组件，例如用在火车和有轨电车的包括滚动轴承单元的转向架中。

背景技术

一个标准的铁路转向架包括：

-轮副，其包括装有轮子的轮轴和轴箱组件，在轴箱组件中安装有滚动轴承，以用于支撑旋转的轮轴；

-铁路转向架框架，其可以支撑货车车体；和

-悬挂装置，其安装在轴箱臂上，并连接至铁路转向架框架。

滚动轴承安装在轮轴一端，并轴向保持在轮轴端部的接合台与紧固在轮轴上的盖之间。滚动轴承被轴箱组件的外壳包围。

垫环安装在滚动轴承与轮轴接合台之间，以在滚动轴承压配合到轮轴端部的过程中平均分配负荷。

轮轴接合台包括肩部，肩部在轮轴端部和相邻的轮轴部分之间，轮轴端部具有比相邻的轮轴部分小的外径。肩部包括抵靠垫环的径向表面。所述径向表面径向延伸至轮轴端部上的圆形凹槽，以避免在肩部拐角处应力集中。

然而，径向表面有小的径向长度，其限制了与垫环的接触面，然后限制了在滚动轴承压配合过程中施加的负荷。的确，在滚动轴承的装配过程中，这些部件在负荷过大的情况下可以发生塑性变形，反之，在负荷不足的情况下会导致间隙问题。

发明内容

因此，本发明一个特别的目的是通过提供部件数量减少的简单设计的轴箱组件来克服这些上述的缺点，所述组件易于组装，经济，在效率方式和经济方式下都能够长时间运行。

本发明涉及一种轴箱组件，其包括至少一个滚动轴承，其被设计为安装在轮轴上；盖，其被设计为与轮轴紧固，以沿轴向保持所述盖和所述轴的接合台之间的至少一个滚动轴承；垫环，其安装在轮轴上，位于所述至少一个滚动轴承和轮轴接合台之间。

根据本发明，垫环包括可变形部分，以充分配合所述轮轴的接合台的形状。

由于本发明中，所述垫环在安装过程中接触轮轴接合台并发生变形，以此增加与所述接合台的表面接触尺寸，即使接合台是包括线性或圆形部分的复杂的形状。

于是，因为垫环充分配合接合台的形状，接合台的形状在设计时可以仅考虑最优化的应力分布。

在压配合过程中，增加的负载能够均匀地施加在滚动轴承上，然后，施加到垫环上。于是，最终装配的公差问题得以改善。

此外，垫环传递由盖施加的轴向负荷和转辙轨的横向负荷，例如，在列车使用过程中。垫环和轮轴接合台之间较大的接触面允许增加对滚动轴承的预负荷并减少它们在轮轴端部上的微位移，微位移可以引起轮轴的磨损。

根据本发明的进一步的有利的但并非强制的方面，该滚动轴承可结合一个或几个以下特征，只要它们之间不相互矛盾：

-轴箱组件包括两个滚动轴承，它们安装在轮轴上并轴向相邻。

-轴箱组件包括一个滚动轴承，其包括至少两列滚动元件。

-每个滚动轴承包括内圈，其压配合在轮轴上；外圈；和内圈和外圈之间的至少一列滚动元件。

-滚动元件是滚子。

-滚动元件在周向上由保持架保持。

-滚动元件在周向由专用隔离件保持，每个专用隔离件位于两个相邻的滚动元件之间。

-该盖通过螺钉固定在轮轴上。

-该盖包括板，其通过凸缘沿朝滚动轴承方向轴向延伸。

-盖板包括至少一个孔，其中，螺钉嵌入其中以与轮轴配合。

-凸缘径向接触滚动轴承的内圈，以便轴向将其保持在轮轴上。

-垫环径向接触滚动轴承的内圈，并与轮轴接合台接触。

-轮轴接合台包括肩部，肩部在轮轴端部和相邻轮轴部分之间，轮轴端部具有比相邻的轮轴部分小的外径。肩部包括抵靠垫环的径向表面。所述径向表面径向延伸至轮轴端部的圆形凹槽，垫环的可变形部分充分配合圆形凹槽。

-垫环的可变形部分是由弹性材料制成的。

-垫环包括由金属材料制成的主体以及由弹性材料制成的可变形部分，可变形部分紧固在所述主体上。

-可变形部分包括径向凸缘，其向内延伸并与轮轴接合台接触。

-可变形部分包括环形内槽，其限定了与轮轴接合台接触的可变形凸缘。

-可变形部分的凸缘在垫环安装在轮轴上之前，在其自由状态下径向延伸，然后，在安装在轮轴接合台上后变形。

-可变形部分包括插入所述凹槽内的弹性环。

-垫环的主体和可变形部分都与轮轴接合台接触。

-可变形部分是垫环组成部分中唯一与轮轴接合台接触的部分。

-可变形部分的槽底的内径严格小于轮轴接合台的外径。

-可变形部分的槽底的内径比轮轴肩部的外径更接近径向表面和轮轴肩部的凹槽之间的接合处的直径。

-可变形部分和/或所述弹性环的弹性材料是弹性金属。

-可变形部分和/或所述弹性环的弹性材料是聚合物。

-可变形部分和/或所述弹性环的弹性材料具有200-500MPa的杨氏模量。

本发明还涉及一种铁路转向架，其包括轮轴和根据前面一个实施例的轴箱组件。

附图说明

本发明和它的优点将通过对具体实施例的详细描述的研究得到更好的理解，具体实施例通过非限制性实例的方式给出且以附图示出，其中：

-图1是根据本发明第一实施例的轴箱组件的轴向截面图；

-图2a是根据本发明第一实施例处于自由状态的可变形部分的详细视图；

-图2b是根据本发明第一实施例处于安装在轮轴上状态的可变形部分的详细视图；

-图3根据本发明第二实施例处于安装在轮轴上状态的可变形部分的详细视图；

-图4是根据本发明第三实施例处于安装在轮轴上状态的可变形部分的详细视图。

具体实施方式

首先参照图1，其示出了根据本发明的轴箱组件的第一实施例，轴箱组件1安装在轴线X2的旋转轮轴2上。

轮轴2包括轮轴端部2a和主体部分2c，轮轴端部2a由外周肩部2b限定。轮轴端部2a包括横向径向表面2d和外表面2e。主体部分包括外表面2f，其外径严格高于轮轴端部2a的外表面2e的外径。

肩部2b限定了径向面2g，其通过设置在轮轴端部2a的外表面2e上的圆形形状的槽2h延伸。这样的槽2h的目的是为了避免在拐角处应力集中。

轴箱组件1包括两个滚动轴承3a和3b、盖4和垫环5。

由于在本实施例中两个滚动轴承3a和3b是相同的，这里只描述它们其中附图标记为“a”的一个，应该可以理解附图中另一个滚动轴承3b的相同的元件具有附图标记“b”。

滚动轴承3a包括内圈6a、外圈7a和一行滚动元件8a，在这里是滚子。滚动轴承3a还可以包括一个保持架或隔离件(未示出)，以保持所述滚动元件8a的均匀的周向间隔。

内圈6a包括外表面9a，其旋转形成滚动元件8a的滚道。内圈6a还包括孔10a和两个横向径向表面11a和12a。

外圈7a包括外表面13a、孔14a和两个横向径向表面15a和16a。孔14a形成了滚动元件8a的滚道。

滚动轴承3a具有内圈6a和外圈7a之间的相对旋转的轴线X3a。

两个滚动轴承3a、3b安装在轮轴端部2a上，以使内圈6a、6b的孔10a、10b轴向接触轮轴端部2a的外表面2e。

两个滚动轴承3a、3b是相邻的，以使滚动轴承3a的内圈6a的横向径向表面12a和外圈7a的横向径向表面16a分别与滚动轴承3b的内圈6b的横向径向表面11b和外圈7b的横向径向表面15b径向接触。

在正常使用时，轴X3a、X3b与轴线X2重合。

轴箱组件1的盖4包括板17，其由环形凸缘18朝向滚动轴承3a轴向延伸。凸缘包括横向径向面19，其抵靠滚动轴承3a的内圈6a的横向径向表面11a。

盖4包括通孔20，螺钉21插入其中，以与轮轴端部2a的横向径向表面2d上的通孔2i配合。然后，盖4牢固地固定在旋转轮轴2上，将轴向载荷通过凸缘18施加在滚动轴承3a、3b上。

轴箱组件1的垫环5包括主体22，具有孔23、两个横向径向表面24、25和外表面26。外表面26包括两个突出部27，其朝向轴箱组件1的外部径向延伸，突出部27被设计为与轴箱壳体(未示出)配合，以形成将轴箱内部与外部隔离的迷宫式密封。

垫环5被安装在轮轴端部2a上，并轴向插入滚动轴承3b与轮轴2的肩部2b之间。横向径向表面24与滚动轴承3b的内圈6b的横向径向表面12b在径向上接触。孔23与轮轴端部2a的外表面2e在轴向上接触。

垫环主体24由刚性材料制成，例如金属材料。

垫环5具有轴线X5，在正常使用时，其与轴线X2重合。

根据本发明，垫环5还包括一个可变形部分28。

如图2a、2b所示，可变形部分28是环形的，并插入垫环5的主体22的周向凹部29内。

可变形部分28由比主体24软的材料制成，例如，弹性材料或聚合物。可变形部分28可以包覆成型在主体22上。

可变形部分包括横向径向表面30和孔31。孔31上设置有环形槽32，其限定了横向径向表面30的凸缘33。在本实施例中，可变形部分28的横向径向表面30在主体22的横向径向表面25的延伸部分上。

环形弹性环34被插入在环形槽32中。

在将轴箱组件1安装在轮轴2上的过程中，垫环5在轴2a的外表面2e上轴向平移，例如，通过压配合。如图2a所示，在垫环5安装在轮轴2上之前，可变形部分28的凸缘33处于自由状态，沿径向延伸。

如图2b所示，垫环5被轴向平移，使横向径向表面30与轮轴2上的肩部2b的径向面2g以给定的应力负载值径向接触，以避免依次安装在轮轴端部2a上的轴箱组件1的部件的间隙问题。

凸缘33与插入可变形部分28的槽32中的环形环34被对着轮轴2的接合台压缩、变形，特别地凸缘33适合轮轴端部2a上的槽2h的圆形形状。

因为可变形部分28既与肩部2b的径向表面2g接触，又与轮轴端部2a上的圆形槽2h的一部分接触，所以，与刚性和不可变形的垫环相比，所述可变形部分28允许与轮轴2的接合台具有较大的接触面。在压配合过程中，增加的负载能够由盖4然后通过垫环均匀地施加在滚动轴承3a、3b上。

此外，垫环5传递和阻尼由盖4施加的轴向负荷和转辙轨的横向负荷，例如，在列车使用过程中。然后，垫环5和轮轴2接合台之间较大的接触面允许增加对滚动轴承3a、3b的预负荷并减少它们在轮轴端部2a上的微位移，微位移可以引起轮轴2的磨损。

该环形槽32的底部32a的内径严格小于轮轴主体部分2c的外表面2f的外径。于是，对着肩部2b的径向面2g的可变形部28的压缩部分是结实的，比对着槽2h的强变形的凸缘33更硬。这样的设计规则允许可变形部分28支撑增加的负载。

图3示出了第二实施例，其中，相同的元件具有相同的附图标记，与图2a、2b的不同之处在于该环形槽32是空的。这可以通过特定材料(如聚酰胺)的可变形部分28以及足够宽度的凸缘33来实现。

图4示出了第三实施例，其中，相同的元件具有相同的附图标记，与前面的实施例的不同之处在于，所述可变形部分28不包括任何凹槽。

可变形部分28可以是包覆成型在该主体22上环状的弹性环或弹性元件。

在图4中示出的本发明第三实施例的例子中，主体22和可变形部分28都与轮轴2的接合台接触。

主体22的横向径向表面25与肩部2b的径向面2g径向接触，形成轮轴2的接合台。可变形部分28的横向径向表面30与肩部2b的径向表面2g和轮轴端部2a的圆形槽2h的一部分接触。

本发明还涉及一种铁路转向架，其包括轮轴2和根据前面一个实施例的轴箱组件1。

Claims (13)

1.一种轴箱组件(1)，包括：至少一个滚动轴承(3a，3b)，其被设计为安装在轮轴(2)上；盖(4)，其被设计为与轮轴(2)紧固，以沿轴向保持所述盖(4)和所述轮轴(2)的接合台(2b)之间的该至少一个滚动轴承(3a，3b)；以及垫环(5)，其安装在所述至少一个滚动轴承(3a，3b)和轮轴的接合台(2b)之间的该轮轴(2)；

其特征在于，所述垫环(5)包括可变形部分(28)，以充分配合该轮轴(2)的该接合台(2b)的形状。

2.根据权利要求1所述的轴箱组件，其中，该垫环(5)的该可变形部分(28)由弹性材料制成。

3.根据权利要求2所述的轴箱组件，其中，该垫环(5)包括由金属材料制成的主体(22)和由弹性材料制成的可变形部分(28)，并且该可变形部分(28)紧固在所述主体(24)上。

4.根据前述任一权利要求所述的轴箱组件，其中，该可变形部分(28)包括凸缘(33)，其径向向内延伸并与该轮轴(2)的该接合台(2b)接触。

5.根据前述任一权利要求所述的轴箱组件，其中，该可变形部分(28)包括环形槽(32)，其限定了与该轮轴(2)的该接合台(2b)接触的可变形的凸缘(33)。

6.根据权利要求4或5所述的轴箱组件，其中，该可变形部分(28)的凸缘(33)在其自由状态下径向延伸。

7.根据权利要求5或6所述的轴箱组件，其中，圆形弹性环(34)被插入该可变形部分(28)的环形槽(32)中。

8.根据权利要求5-7任意一项所述的轴箱组件，其中，该可变形部分(28)的该环形槽(32)的底部(32a)的内径严格小于该轮轴(2)的该接合台(2b)的外径。

9.根据权利要求3-8任意一项所述的轴箱组件，其中，该垫环(5)的该主体(22)和该可变形部分(28)都与该轮轴(2)的该接合台(2b)接触。

10.据权利要求3-8任意一项所述的轴箱组件，其中，该可变形部分(28)是该垫环(5)与该轮轴(2)的该接合台(2b)接触的唯一部件。

11.根据前述任一权利要求所述的轴箱组件，其中，该轮轴(2)的接合台包括肩部(2b)，肩部(2b)在轮轴端部(2a)和相邻的轮轴部分(2c)之间，该轮轴端部(2a)具有比该相邻的轮轴部分(2c)小的外径，所述肩部(2b)包括支承抵靠垫环(5)的径向表面(2g)，所述径向表面径向延伸至轮轴端部(2a)上的圆形凹槽(2h)，该垫环(5)的该可变形部分(28)充分配合圆形凹槽(2h)。

12.根据权利要求8和11所述的轴箱组件，其中，该可变形部分(28)的该环形槽(32)的底部(32a)的内径比该轮轴(2)的该肩部(2b)的外径更接近该轮轴(2)的该径向表面(2g)和该肩部(2b)的该凹槽(2h)之间的接合处的直径。

13.一种铁路转向架，其包括轮轴(2)和根据前面任一权利要求所述的轴箱组件(1)。