CN104334435A - 铁道车辆的转向架构架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铁道车辆的转向架构架，其设有：左右分布的一对侧梁，其沿着轨道方向配置；以及横梁，其用于将该一对侧梁之间连结起来，横梁由顶板构件、底板构件、以及配置于这些顶板构件和底板构件之间并焊接接合于这些顶板构件和底板构件的前后分布的一对侧板构件构成，在对应于配置用于分别安装主电动机和齿轮装置的支座的位置处，从顶板构件和底板构件的前后边缘延伸出支座支承部，支座支承部焊接接合有支座。由此，能够在组装转向架构架时实现优异的焊接施工性。

Description

铁道车辆的转向架构架

技术领域

本发明涉及一种铁道车辆的转向架构架。

背景技术

铁道车辆的转向架构架安装有主电动机和齿轮装置，主电动机的动力借助齿轮装置传递至轮轴，从而铁道车辆在轨道上行驶。

图1是表示以往的转向架构架的俯视图。图2是放大表示以往的转向架构架的横梁的支座的部位的俯视图。如图1所示，转向架构架101包括：左右分布的一对侧梁102，其沿着轨道方向配置；横梁103，其用于将该一对侧梁102之间连结起来。横梁103由圆筒状的钢管构成，通过焊接将该横梁103两端的各端接合于侧梁102。

横梁103的外周面上，通过焊接接合有用于安装主电动机的支座(以下，也称为“主电动机用支座”)104，并且，通过焊接接合有用于安装齿轮装置的支座(以下，也称为“齿轮装置用支座”)105(例如，参照专利文献1、2)。

此处，主电动机用支座104和齿轮装置用支座105与横梁103，原本是完全独立的不同构件。由于主电动机用支座104在铁道车辆的行驶中受到来自主电动机的动力的反作用力以及主电动机的自重这样的高负载，因此多采用加强肋结构。齿轮装置用支座105也是同样的。因此，在以往的转向架构架101中，由于加强肋结构的各支座104、105被焊接于圆筒状的横梁103，因此焊接线较短的焊接部较多。焊接部在焊接的起点部和终点部存在焊接质量降低的倾向，较短的焊接线的情况下这种倾向易于表面化。

而且，铁道车辆在行驶中，各支座104、105和横梁103之间的焊接部在各支座104、105受到的高负载作用下易于产生应力集中。尤其是，如图2所示，接合于横梁103的各支座104、105的上表面部和下表面部的末端(图2中，粗线的圆所包围的部分)存在称为“角焊趾”的角焊缝的焊趾，应力集中于该角焊趾。因此，角焊趾必须利用研磨机等修整光滑。

由于在组装转向架构架时焊接占该施工的大部分，因此要求焊接施工性优异。然而，如上所述，以往的转向架构架101中，将主电动机用支座104和齿轮装置用支座105焊接接合于横梁103时，由于焊接线较短的焊接部较多，并且必须进行角焊趾的修整，因此焊接部的质量降低易于表面化，焊接施工的效率较低。因此，以往的转向架构架101缺乏组装时的焊接施工性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第4292980号公报

专利文献2：日本特许第3873659号公报

发明内容

发明要解决的问题

本发明是鉴于上述问题而做出的，其目的在于提供一种能够在组装时实现优异的焊接施工性的铁道车辆的转向架构架。

用于解决问题的方案

本发明人为了达到上述目的，在将主电动机用支座和齿轮装置用支座焊接接合于横梁时，以确保焊接部的质量，并且提高焊接施工的效率为目标，对能够在减少焊接线较短的焊接部的同时，减少需要进行修整的角焊趾的技术反复进行了专心研究。其结果是认识到如下结构是有效的，使横梁成为四面板对合结构，而且在构成4个面的各个面的板构件中的顶板构件和底板构件上，与顶板构件和底板构件一体地形成相当于主电动机用支座和齿轮装置用支座的上表面部和下表面部的支座支承部，将支座焊接接合于该支座支承部。

本发明是基于这样的见解而完成的，其要旨在于下述的铁道车辆的转向架构架。即，一种铁道车辆的转向架构架，其设有：左右分布的一对侧梁，其沿着轨道方向配置；以及横梁，其用于将该一对侧梁之间连结起来，其特征在于，横梁由顶板构件、底板构件、以及配置于这些顶板构件和底板构件之间并焊接接合于这些顶板构件和底板构件的前后分布的一对侧板构件构成，在对应于配置用于分别安装主电动机和齿轮装置的支座的位置处，从顶板构件和底板构件的前后边缘延伸出支座支承部，支座支承部焊接接合有支座。

而且，对于上述的转向架构架来说，优选的是，从所述支座支承部的左右边缘直到所述顶板构件和所述底板构件的前后边缘的轮廓形状是在三个以上的部位处折弯的衣服下摆状。

以上的转向架构架中，优选的是，所述侧梁由侧梁用顶板构件、侧梁用底板构件、以及配置于这些侧梁用顶板构件和侧梁用底板构件之间并焊接接合于这些侧梁用顶板构件和侧梁用底板构件的左右分布的一对侧梁用侧板构件构成，在对应于配置所述横梁的位置处，从侧梁用顶板构件和侧梁用底板构件的左右边缘延伸出连结部，将所述横梁的左右的各端部夹持于连结部彼此之间并将所述横梁的左右的各端部与所述连结部焊接接合。

发明的效果

根据本发明的铁道车辆的转向架构架，将主电动机用支座和齿轮装置用支座焊接接合于横梁时，能够在减少焊接线较短的焊接部的同时，减少需要进行修整的角焊趾。作为其结果，能够确保焊接部的质量，并且提高焊接施工的效率，能够实现组装时优异的焊接施工性。

附图说明

图1是表示以往的转向架构架的俯视图。

图2是放大表示以往的转向架构架的横梁的支座的部位的俯视图。

图3是表示本发明的转向架构架的一个例子的立体图，图3的(a)表示从斜上方观察的状态，图3的(b)表示从斜下方观察的状态。

图4是图3所示的转向架构架的俯视图。

图5是作为使本发明的转向架构架的横梁的支座支承部处的安全系数提高的方法的一例，放大表示支座支承部的部位的剖视图。

图6是作为使本发明的转向架构架的横梁的支座支承部处的安全系数提高的方法的另一例，放大表示支座支承部的部位的剖视图。

具体实施方式

以下，关于本发明的铁道车辆的转向架构架，对其实施方式进行详细叙述。

图3是表示本发明的转向架构架的一个例子的立体图，图3的(a)表示从斜上方观察的状态，图3的(b)表示从斜下方观察的状态。图4是图3所示的转向架构架的俯视图。图4中，在连结横梁和侧梁的部分处将其局部剖切并表示。如图3、图4所示，转向架构架1包括：左右分布的一对侧梁2，其沿着轨道方向配置；以及横梁3，其用于将该一对侧梁2之间连结起来。本发明的转向架构架1中，横梁3是四面板对合结构，侧梁2同样也是四面板对合结构。

具体的说，横梁3由顶板构件(以下，也称为“横梁用顶板构件”)31、底板构件(以下，也称为“横梁用底板构件”)32、以及前后分布的一对侧板构件(以下，也称为“横梁用侧板构件”)33构成。这些板构件31～板构件33是将钢板压制成形，并根据需要实施弯曲加工而成。横梁用侧板构件33配置于横梁用顶板构件31和横梁用底板构件32之间，横梁用侧板构件33的上缘被对接于横梁用顶板构件31的下表面并焊接接合于横梁用顶板构件31的下表面，并且横梁用侧板构件33的下缘被对接于横梁用底板构件32的上表面并焊接接合于横梁用底板构件32的上表面，由此，组装成横梁3。加强肋结构的主电动机用支座4和齿轮装置用支座5焊接接合于该横梁3。

左右分布的一对侧梁2分别由侧梁用顶板构件21、侧梁用底板构件22、以及左右分布的一对侧梁用侧板构件23构成。这些板构件21～板构件23也是对钢板进行压制成形，并根据需要实施弯曲加工而成。侧梁用侧板构件23配置于侧梁用顶板构件21和侧梁用底板构件22之间，侧梁用侧板构件23的上缘被对接于侧梁用顶板构件21的下表面并焊接接合于侧梁用顶板构件21的下表面，并且侧梁用侧板构件23的下缘被对接于侧梁用底板构件22的上表面并焊接接合于侧梁用底板构件22的上表面，由此，组装成侧梁2。

另外，侧梁2的前端和后端焊接接合有弹簧帽构件6。弹簧帽构件6用于安装以能够转动的方式支承轮轴的未图示的轴箱。

在横梁3的左端部和右端部焊接接合侧梁2，而连结侧梁2。连结横梁3和侧梁2的部分如以下这样构成。侧梁2在对应于配置横梁3的位置处，从侧梁用顶板构件21和侧梁用底板构件22的左右边缘延伸出连结部24。这些连结部24预先与各自的侧梁用顶板构件21和侧梁用底板构件22一体形成。另一方面，对横梁3来说，横梁用顶板构件31和横梁用底板构件32形成为比横梁用侧板构件33短，横梁用侧板构件33的左端部和右端部形成比横梁用顶板构件31和横梁用底板构件32突出的形状。

而且，横梁用侧板构件33的端部处于被夹持在各个侧梁2的连结部24彼此之间的状态，其端缘被对接于侧梁用侧板构件23并焊接接合于侧梁用侧板构件23的同时，其上缘被对接于横梁用顶板构件31的下表面并焊接接合于横梁用顶板构件31的下表面，其下缘被对接于横梁用底板构件32的上表面并焊接接合于横梁用底板构件32的上表面。而且，横梁用顶板构件31的端缘和横梁用底板构件32的端缘在相同的表面上被对接于侧梁2的连结部24的端缘并焊接接合于侧梁2的连结部24的端缘。如此一来，形成横梁3连结侧梁2的状态。

如此，通过在从侧梁2延伸出来的连结部24处连结横梁3和侧梁2，由于横梁3和侧梁2的上下表面的焊接接合的位置配置于横梁3上，因此，能够在强度稳定的横梁3的两端部处安全地负担伴随着作用于转向架构架1的负载的高应力。

另外，对于本发明的转向架构架1来说，不仅如上所述使横梁3成为四面板对合结构，并且为了将主电动机用支座4和齿轮装置用支座5焊接接合于横梁3，而如以下这样构成。横梁用顶板构件31和横梁用底板构件32在对应于配置主电动机用支座4的位置处，分别从各自的前后边缘延伸出支座支承部(以下，均称为“主电动机用支座支承部”)34。这些支座支承部34相当于主电动机用支座4的上表面部和下表面部，这些支座支承部34预先与各个横梁用顶板构件31和横梁用底板构件32一体形成。

并且，横梁用顶板构件31和横梁用底板构件32在对应于配置齿轮装置用支座5的位置处，分别从各自的前后边缘延伸出支座支承部(以下，均称为“齿轮装置用支座支承部”)35。这些支座支承部35相当于齿轮装置用支座5的上表面部和下表面部，这些支座支承部35预先与各个横梁用顶板构件31和横梁用底板构件32一体形成。加强肋结构的主电动机用支座4和齿轮装置用支座5焊接接合于这些支座支承部34、35，而且还焊接接合于横梁用侧板构件33。

如此，通过与横梁用顶板构件31和横梁用底板构件32，即与横梁3一体地，形成相当于各支座4、5的上表面部和下表面部的支座支承部34、35，并将支座4、5分别焊接接合于这些支座支承部34、35，由于不存在像以往的转向架构架101那样的各支座104、105与横梁103之间的焊接部的角焊趾(参照所述图2)，因此能够减少修整工时。而且，由于将加强肋结构的支座4、5焊接接合于四面结构的横梁3，而不是焊接接合于像以往的转向架构架101那样的钢管的横梁103，因此焊接线较短的焊接部较少。

因此，对于本发明的转向架构架1来说，在将各支座4、5焊接接合于横梁3时，能够在减少焊接线较短的焊接部的同时，减少必须进行修整的角焊趾。作为其结果，能够确保焊接部的质量，并且提高焊接施工的效率，能够在组装时实现优异的焊接施工性。

此处，由于各支座4、5在铁道车辆行驶中受到高负载，因此应力集中易于产生于从横梁用顶板构件31和横梁用底板构件32延伸出来的支座支承部34、35的根部。尤其是，应力集中于支座支承部34、35的左右边缘与横梁用顶板构件31和横梁用底板构件32的前后边缘相交叉的角部处。而且，横梁用顶板构件31和横梁用底板构件32与横梁用侧板构件33相接合的焊道重叠或者靠近集中有应力的该角部的话，由于该角部的疲劳极限应力降低，因此存在安全系数降低的隐患。因此，期望的是，实施提高支座支承部34、35处的安全系数的方法。以下对该方法进行例示。

图5是作为使本发明的转向架构架的横梁的支座支承部处的安全系数提高的方法的一例，放大表示支座支承部的部位的剖视图。如同图所示，将从横梁用顶板构件31和横梁用底板构件32的前后边缘31a、32a到用于将这些板构件31、32与横梁用侧板构件33之间接合的焊道Wg的边界的距离设为L，使横梁用顶板构件31和横梁用底板构件32的前后的边缘部从焊道Wg的边界突出。

这种情况下，如果使距离L变长，则应力集中的上述角部，即，支座支承部34、35的左右边缘34a、35a与横梁用顶板构件31和横梁用底板构件32的前后边缘31a、32a相交叉的角部远离焊道，该角部的疲劳极限应力随着远离焊道接近于标称应力，因此能够使支座支承部34、35处的安全系数提高。距离L在与构成转向架的各种零部件之间的配置关系上能够允许的情况下，尽可能长的长度较好。另外，上述角部被倒圆角。

图6是作为使本发明的转向架构架的横梁的支座支承部处的安全系数提高的方法的另一例，放大表示支座支承部的部位的剖视图。如同图所示，优选的是，使从支座支承部34，35的左右边缘34a、35a直到横梁用顶板构件31和横梁用底板构件32的前后边缘31a，32a的轮廓形状，形成为自横梁用顶板构件31和横梁用底板构件32的边缘31a、32a侧依次在点P1、点P2以及点P3的三个部位处折弯的衣服下摆状。对折弯的3个部位分别倒圆角。

通过采用像这样在三个部位处折弯的衣服下摆状的轮廓形状，尤其是，集中的应力分散于横梁用顶板构件31和横梁用底板构件32的边缘31a、32a侧的两个部位(点P1、点P2)，该各部位的疲劳极限应力随着集中的应力分散而接近于标称应力，因此能够使支座支承部34，35处的安全系数提高。当然，在有三个部位以上的折弯的情况下，也起到同样的效果。

实施例

为了确认由本发明的转向架构架产生的效果，进行了下述评价。

[焊接施工性]

关于所述图3所示的本发明的转向架构架和所述图1所示的以往的转向架构架，将主电动机用支座和齿轮装置用支座焊接接合于横梁，限定于支座的焊接部调查了焊接线较短的焊接部的个数。此处，提取长度为99mm以下的焊接部作为焊接线较短的焊接部。

调查的结果是，以往的转向架构架中有74个焊接线较短的焊接部，相对于此，本发明的转向架构架中有12个焊接线较短的焊接部，显著变少。由此明确，对于本发明的转向架构架来说，将各支座焊接接合于横梁时，能够减少焊接线较短的焊接部，并能够确保焊接部的质量。

[支座的应力安全系数]

关于所述图3所示的本发明的转向架构架，对从四面板对合结构的横梁延伸出来、并相当于主电动机用支座的上表面部的支座支承部处的应力安全系数进行了调查。而且，为了进行比较，关于所述图1所示的以往的转向架构架，对焊接接合于钢管的横梁的主电动机用支座的上表面部处的应力安全系数进行了调查。作为条件，进行将主电动机的上下负载施加于支座的静负载试验，此时，对本发明的转向架构架中作用于支座支承部的应力进行测定，以及对以往的转向架构架中作用于支座的上表面部的应力进行测定，从该应力算出安全系数。另外，通过基于JIS－E－4207的方法对焊接部的疲劳极限进行了整理。

调查的结果是，以往的转向架构架中安全系数仅为1.5，相对于此，本发明的转向架构架中安全系数大到1.9。由此明确，本发明的转向架构架能够提高支座的应力安全系数。

此外，本发明不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内，能够进行各种变更。例如，分别对四面板对合结构的横梁和侧梁进行接合时，上述实施方式中示出了将横梁用顶板构件的端缘和横梁用底板构件的端缘在相同的表面上对接于侧梁的连结部的端缘并焊接接合于侧梁的连结部的端缘的形态，但是也可以将横梁用顶板构件的端缘部和横梁用底板构件的端缘部直接或者隔着盖板重叠于侧梁的连结部的端缘部之下，并对其进行角焊。而且，为了分别确保四面板对合结构的横梁和侧梁的刚性，也可以将加强板焊接接合于横梁和侧梁的内部。

产业上的可利用性

本发明的铁道车辆的转向架构架对所有的铁道车辆都有用。

附图标记说明

1：转向架构架，2：侧梁，3：横梁，

4：主电动机用支座，5：齿轮装置用支座，6：弹簧帽构件，

21：侧梁用顶板构件，22：侧梁用底板构件，

23：侧梁用侧板构件，24：连结部，

31：横梁用顶板构件，31a：横梁用顶板构件的前后边缘，

32：横梁用底板构件，32a：横梁用底板构件的前后边缘，

33：横梁用侧板构件，34：主电动机用支座支承部，

34a：主电动机用支座支承部的左右边缘，

35：齿轮装置用支座支承部，

35a：齿轮装置用支座支承部的左右边缘，Wg：焊道

Claims (3)

1.一种铁道车辆的转向架构架，其设有：左右分布的一对侧梁，其沿着轨道方向配置；以及横梁，其用于将该一对侧梁之间连结起来，其特征在于，

横梁由顶板构件、底板构件、以及配置于这些顶板构件和底板构件之间并焊接接合于这些顶板构件和底板构件的前后分布的一对侧板构件构成，在对应于配置用于分别安装主电动机和齿轮装置的支座的位置处，从顶板构件和底板构件的前后边缘延伸出支座支承部，支座支承部焊接接合有支座。

2.根据权利要求1所述的铁道车辆的转向架构架，其特征在于，

从所述支座支承部的左右边缘直到所述顶板构件和所述底板构件的前后边缘的轮廓形状是在三个以上的部位处折弯的衣服下摆状。

3.根据权利要求1或2所述的铁道车辆的转向架构架，其特征在于，

所述侧梁由侧梁用顶板构件、侧梁用底板构件、以及配置于这些侧梁用顶板构件和侧梁用底板构件之间并焊接接合于这些侧梁用顶板构件和侧梁用底板构件的左右分布的一对侧梁用侧板构件构成，在对应于配置所述横梁的位置处，从侧梁用顶板构件和侧梁用底板构件的左右边缘延伸出连结部，将所述横梁的左右的各端部夹持于连结部彼此之间并将所述横梁的左右的各端部与所述连结部焊接接合。