CN104554323A - 一种两对轮结构的跨座式单轨作业车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种城市轨道作业车，具体为一种两对轮结构的跨座式单轨作业车，包括车厢、转向架、发动机、分动箱、走行泵，转向架通过中心销牵引装置与车厢底架连接，转向架包括构架、二系悬挂装置、牵引装置，构架整体为“Π”字型全钢组焊板式箱型结构，包含侧梁、连接于侧梁上部两端之间的端梁以及连接于端梁之间的两根纵梁，侧梁上部与相应纵梁之间分别固定有马达支架；两个马达支架上安装有独立驱动的两个走行轮装配，侧梁中部两侧安装四个导向轮装配，下部两侧安装两个稳定轮装配；二系悬挂装置采用二系钢圆簧装配。能够合理地满足单轨PC梁的线路要求，安全系数高、牵引性能好、结构简单紧凑，易于维修，机车运行平稳，制动性能优异。

Description

一种两对轮结构的跨座式单轨作业车
技术领域
本发明涉及一种城市轨道作业车，具体为一种两对轮结构的跨座式单轨作业车。
背景技术
    随着国内外座式单轨铁路线路的发展，对建设、维修、维护其线路的高质量轨道作业车有巨大的需求量，跨座式单轨作业车是用于单轨交通系统施工作业的专用工程机械，其车辆底盘空间狭窄，对运行速度要求不高，但要求低速稳定性好，起动扭矩大。现有跨座式单轨作业车车厢较重，空间较小，传动方式复杂， 能量转换能耗相对较大，导致传动效率低，而且影响整车的运行平稳性，现有转向架的设计也不能满足PC梁轨道的运行要求，影响车辆运行的平稳性和安全性，而且整个转向架过于笨重，造价也很昂贵。因此迫切需要根据 跨座式单轨线路技术规格以及线路建设、维修、维护的特点，设计出符合国内跨座式单轨线路使用的工程作业车；根据跨座式单轨作业车的技术特点，设计符合跨座式单轨作业车运行要求的转向架；由于单轨作业车运行速度要求不高，并且有低速大扭矩牵引作业工况，迫切需要设计一套完整的传动系统，符合单轨作业车运行及作业需求。
发明内容
本发明为了解决现有跨座式单轨作业车车厢重、空间小、传动方式复杂、传动效率低以及转向架过于笨重、造价高等问题，提供了一种两对轮结构的跨座式单轨作业车。
本发明是采用如下技术方案实现的：一种两对轮结构的跨座式单轨作业车，包括车厢、转向架、动力传动系统、散热器总成、作业平台、司机操作台、附属设备，动力传动系统包括通过减震安装座固定在车厢承载式底架上的发动机、分动箱以及安装在分动箱上的走行泵、作业泵、辅助泵，散热器总成安装在车厢的承载式底架上，转向架通过转向架构架上的中心销牵引装置与车厢的承载式底架连接，转向架包括跨座在PC梁上的构架、二系悬挂装置、牵引装置，构架整体为“Π”字型全钢组焊板式箱型结构，包含位于PC梁轨道两侧的侧梁、连接于侧梁上部两端之间的端梁以及连接于端梁之间的两根纵梁，侧梁上部与相应纵梁之间分别固定有马达支架；两个马达支架上安装有独立驱动的两个走行轮装配，侧梁中部两侧安装四个导向轮装配，下部两侧安装两个稳定轮装配；二系悬挂装置采用二系钢圆簧装配。
侧梁是由上侧梁和下侧梁构成的可拆卸结构，上侧梁和下侧梁之间通过两根紧固销和一根定位中心销连接，四个导向轮装配安装在上侧梁上，两个稳定轮装配安装在下侧梁上。
二系钢圆簧装配对称安装在侧梁顶部两侧，是由下弹簧座、外弹簧、内弹簧、上弹簧座、螺钉、拉杆螺栓、磨合板、固定板及压板组成，磨合板通过螺钉与侧梁固定，下弹簧座与磨合板之间采用平面摩擦结构，并涂覆润滑脂层。
两根端梁上部中间焊接有万向联轴节拉杆。
走行轮装配包含走行轮、马达、工程车轮及安装座，走行轮为充氮气的橡胶钢丝轮胎，安装在工程车轮上，马达一端安装在工程车轮内的轮毂上，另一端与安装座连接，安装座通过细牙紧固螺栓安装在马达支架上。
导向轮装配、稳定轮装配均包含与上侧梁固定的安装支架、实芯橡胶轮胎、轮辋、拉杆、轴、轴承座、轴承、弹簧及弹簧座，实芯橡胶轮胎、轮辋通过螺栓与轮毂联接并支承在轴承及轴承座上，轴端部通过拉杆、弹簧、弹簧座与安装支架联接，弹簧的压缩量大于作业车过弯道时的最大伸长量。
牵引装置采用随动式中心销牵引装置，安装在其中一根端梁中部，中心销牵引装置的牵引销和牵引销座间增设缓冲套，缓冲套材质为聚四氯乙烯。
两根端梁中间对称安装救援轮，救援轮采用双侧具有接触式橡胶油封的单列深沟球轴承，轴承内填充锂基润滑脂。
车厢采用整体式结构车厢，包含车厢骨架、外蒙板、车厢内饰、地板，车厢骨架采用由承载式底架和型钢骨架组成的笼状设计，车厢骨架内喷涂阻尼浆、填充阻燃材料；外蒙皮采用0.8mm～1.5mm钢板张拉蒙铺；车厢内饰采用玻璃钢内饰；地板采用artboard三明治结构复合地板。
动力传动系统的走行泵采用静液压走行轴向柱塞变量泵，走行轮装配的马达采用径向柱塞双速马达。
采用本发明的结构设计，主要特点包括1、跨坐式单轨列车运行线路是PC梁，与普通铁路列车完全不同，因此跨坐式转向架需设置稳定轮，以保证车辆的稳定；2、走行轮由橡胶轮胎取代铁道车辆的钢制车轮，由导向轮实现铁道车辆车轮踏面的导向作用，导向轮和稳定轮也使用橡胶轮胎；3. 转向架整体形状成“Π”字形跨座在PC梁上；4.转向架不设一系悬挂装置由充气橡胶轮胎的弹性替代其作用，二系悬挂装置由钢圆簧直接支承车体，钢圆簧安装在构架上；5、整车采用独立的整体式结构车厢，其骨架采用笼状设计，有足够的刚度和强度来承载作业人员和载重，隔音、阻燃、轻量化，100%低地板结构设计，释放了车厢空间；6、独特的静液压传动系统，静液压走行轴向柱塞变量泵是一种斜盘式变量泵，流量与驱动转速及排量成正比，并用电气比例控制手柄控制其无级变量及改变液压油流向从而实现整车高低速及正反向行驶，轴向柱塞泵通过一系列特殊的控制阀组控制四个轮边马达，该马达是一种专为行走机械设计的径向柱塞双速马达，它启动扭矩大，在机车低速时能够输出较大扭矩；而在机车需要低扭矩高速运行时，能够通过操作阀将液压流体仅送至马达柱塞的一般行程中，而另一般行程中则使液压流体连续循环流动，该“减小排量”的模式减少了高速时所需的流量，降低了成本，提到了效率，提高了整车最高车速。
与现有技术相比具有的有益效果：
 1、跨坐式单轨作业车转向架与普通的铁道车辆转向架不同，能够合理地满足单轨PC梁的线路要求，走行轮为充氮气的橡胶钢丝轮胎，增加了导向轮和稳定轮，使作业车运行安全、平稳；
2、跨坐式单轨作业车转向架与单轨列车转向架不同，走行轮为马达独立驱动的2个动力轮；单轨列车转向架为2轴转向架，轴距1500mm,由牵引电机、联轴节、齿轮减速箱、最后由驱动轴转动2个串联的走行轮；
3、跨坐式单轨作业车转向架转转弯半径小、爬坡能力强、粘着力高，最高运行速度40km/h，作业时速度5km/h，救援速度5km/h以下，结构简单，维护方便，性能可靠，更适合轨道梁曲线半径为50m、线路坡度为60‰、限界小、低速运行工况多的专用作业车工况；
4、轻量化设计的整体式车厢在保证其功效的同时降低了整车的能源消耗率，即环保节能又使得传动元件的选型经济可靠。
5、双速径向柱塞马达是在该类机械中首次使用，整车无论是高速、低速、液力制动均由前后2组马达控制动力轮完成，使得整车的运行平稳可靠，制动性能优异；驻车制动由安装在马达上的驻车制动器完成；整车行车制动为静液压制动。
6、采用中心销牵引结构，中心销和底架通过螺栓连接，中心销座和转向架中梁连接，中心销座内设计有多个缓冲橡胶衬套，其特殊结构能够很好的控制机车的纵向牵引和横向偏移，此结构在铁路机车上应用广泛、安全系数高、牵引性能好、结构简单紧凑，易于维修，机车运行平稳，无点头现象。
附图说明
图1为本发明转向架的主视图；
图2为图1的侧视图；
图3为图1的俯视图；
图4为本发明所述构架的主视图；
图5为图4的侧视图；
图6为图4的俯视图；
图7为本发明所述二系钢圆装配的结构示意图；
图8为本发明所述走行轮装配示意图；
图9为本发明所述导向轮、稳定轮装配示意图；
图10为本发明所述中心销牵引装置示意图；
图11为本发明的主视图；
图12为图11的侧视图；
图13为图11的俯视图；
图14为图11中车厢的主视图；
图15为图14的A-A剖视图；
图中：1-PC梁；2-二系悬挂装置：2.1-下弹簧座、2.2-外弹簧、2.3-内弹簧、2.4-螺钉、2.5-拉杆螺栓、2.6-磨合板、2.7-固定板、2.8-压板；3-牵引装置：3.1-牵引销；3.2-紧固销；3.3-缓冲套；3.4-垫圈；3.5-铜套；3.6-端板；3.7-牵引销座；3.8-下座板；4-上侧梁；5-端梁；6-纵梁；7-马达支架；8-走行轮装配：8.1-走行轮、8.2-马达、8.3-工程车轮、8.4-安装座；9-导向轮装配；10-稳定轮装配；11-下侧梁；12-紧固销；13-定位中心销；14-万向联轴节拉杆；15-安装支架；16-实芯橡胶轮胎；17-轮辋；18-拉杆；19-轴；20-轴承座；21-轴承；22-弹簧；23-弹簧座；24-救援轮；25-侧梯；26-车厢：26.1-车厢骨架；26.2-外蒙板；26.3-车厢内饰；26.4-地板；27-转向架；28-动力传动系统；29-散热器总成；30-作业平台；31-司机操作台；32-防撞缓冲装置；33-底架；34-悬挂装置。
具体实施方式
一种两对轮结构的跨座式单轨作业车，如图11、12、13所示，包括车厢26、转向架27、动力传动系统28、散热器总成29、作业平台30、司机操作台31、附属设备，动力传动系统包括通过减震安装座固定在车厢承载式底架上的发动机、分动箱以及安装在分动箱上的走行泵、作业泵、辅助泵，散热器总成安装在车厢的承载式底架上，转向架通过转向架构架上的中心销牵引装置与车厢的承载式底架连接，如图1、2、3所示，转向架包括跨座在PC梁1上的构架、二系悬挂装置2、牵引装置3，如图4、5、6所示，其中构架整体为“Π”字型全钢组焊板式箱型结构，材料为Q345B，具有足够的强度和刚度，包含位于PC梁轨道两侧的侧梁、连接于侧梁上部两端之间的端梁5以及连接于端梁之间的两根纵梁6，侧梁上部与相应纵梁之间分别固定有马达支架7，还包含救援轮安装座、二系钢圆簧座板、限位装置座等；两个马达支架上安装有独立驱动的两个走行轮装配8，侧梁中部两侧安装四个导向轮装配9，下部两侧安装两个稳定轮装配10；二系悬挂装置2采用二系钢圆簧装配。侧梁是由上侧梁4和下侧梁11构成的可拆卸结构，上侧梁和下侧梁之间通过两根紧固销12（Ф36×2）和一根定位中心销13（Ф60）连接，四个导向轮装配安装在上侧梁上，两个稳定轮装配安装在下侧梁上，通过将两根紧固销卸下，松开一定量定位中心销的方式对下侧梁旋转，可在PC梁上进行作业车的吊装，不必拆卸稳定轮，上、下侧梁上还装有侧梯25；两根端梁5上部中间焊接有万向联轴节拉杆14，拉杆可前后及左右运动，一方面可防止转向架在车辆运行过程中可能产生的点头现象，另一方面拉杆上安装的橡胶堆可对减震弹簧产生阻尼作用，使车辆运行更加平稳。
如图7所示，二系钢圆簧装配对称安装在侧梁顶部两侧，是由下弹簧座2.1、外弹簧2.2、内弹簧2.3、上弹簧座、螺钉2.4、拉杆螺栓2.5、磨合板2.6、固定板2.7及压板2.8组成，磨合板通过螺钉与侧梁固定，下弹簧座与磨合板之间采用平面摩擦结构，并涂覆润滑脂层，便于转向架的转向。二系钢圆簧通过9枚M12的螺钉安装在构架上部两侧，再通过4个拉杆螺栓及外径为Ф180mm的铁路机车用标准钢圆簧与侧梁连接，实现了作业车在运行过程中的减震，二系钢圆簧也是作业车车体的支承装置，其垂向静挠度为40mm。
如图8所示，转向架有2个独立驱动的走行轮装配，每个轮承载3.75，静挠度为9mm，走行轮装配8包含走行轮8.1、马达8.2、工程车轮8.3及安装座8.4，走行轮为充氮气的橡胶钢丝轮胎，起一系减震作用，安装在工程车车轮上；马达一端安装在车轮内的轮毂上，通过轮毂传递力矩，另一端与安装座连接，安装座通过10个M20×50（10.9）的细牙紧固螺栓安装在构架上，走行轮胎选用米其林生产的型号为345/85 R16XPMA TL充气轮胎，其主要参数如下：直径为1006mm，标准内压为880kPa；马达选用形式为内部制动 ，安装简单方便、安全可靠；车轮采用工程车车轮总成，其中轮辋规格为：16×9.5V；由于马达与走行轮胎为独立的走行装置，故走行轮胎拆装比较方便，同样拆装马达只需将一侧的马达安装座螺栓松开就可以轻松地拆卸。
如图9所示，导向轮是使作业车过弯道时顺路转向，稳定轮是在作业车转向时防止车辆倾覆。导向轮装配9、稳定轮装配10均包含与上侧梁固定的安装支架15、实芯橡胶轮胎16、轮辋17、拉杆18、轴19、轴承座20、轴承21、弹簧22及弹簧座23，实芯橡胶轮胎、轮辋通过螺栓与轮毂联接并支承在轴承及轴承座上，轴端部通过拉杆、弹簧、弹簧座与安装支架联接，每个转向架上的导向轮与稳定轮通过外径为91mm的弹簧施加的预紧力使其时刻紧贴PC梁侧面，并设置弹簧的压缩量大于作业车过弯道时的最大伸长量，因而车辆在平直道与弯道上运行时，导向轮和稳定轮始终不离开PC梁面，使车辆运行安全、平稳。
如图10所示，牵引装置3采用随动式中心销牵引装置，安装在其中一根端梁中部，中心销牵引装置的牵引销3.1和牵引销座3.7间增设缓冲套3.3，缓冲套材质为聚四氯乙烯，防止销孔间产生硬摩擦现象，传递纵向牵引力；中心销牵引装置由牵引销3.1、垫圈3.4、铜套3.5、缓冲套3.3、端板3.6、牵引销座3.7、紧固销3.2、下座板3.8等组成，下座板焊接在后端梁中部，通过紧固销与牵引销座连接，牵引销座由座板及销套组焊而成。
两根端梁5中间对称安装救援轮24，规格为φ250×300mm，当出现走行轮爆胎时，该转向架上安装的两个救援轮立即支撑在PC梁上，支撑起整个车辆，便于救援牵引。救援轮处于经常不使用状态，为了保证事故时能正常使用，救援轮采用双侧具有接触式橡胶油封的单列深沟球轴承，轴承内填充锂基润滑脂，该润滑脂具有防锈性，适用运行温度为-35℃～+110℃，永久润滑，无需保养。
如图14、15所示，车厢26采用整体式结构车厢，包含车厢骨架26.1、外蒙板26.2、车厢内饰26.3、地板26.4，车厢骨架采用由承载式底架和型钢骨架组成的笼状设计，车厢骨架内喷涂阻尼浆、填充阻燃材料；外蒙皮采用0.8mm～1.5mm钢板张拉蒙铺；车厢内饰采用玻璃钢内饰；地板采用artboard三明治结构复合地板。
动力传动系统28的走行泵采用静液压走行轴向柱塞变量泵，走行轮装配8的马达8.2采用径向柱塞双速马达。该系统由一台东风康明斯电喷发动机提供源动力，发动机功率满足静液压传动和作业机构液压的功率需求；发动机通过分动箱驱动走行泵、作业泵、辅助泵工作；静液压走行轴向柱塞变量泵是一种斜盘式变量泵，流量与驱动转速及排量成正比，并用电气比例控制手柄控制其无级变量及改变液压油流向从而实现整车高低速及正反向行驶。轴向柱塞泵通过一系列特殊的控制阀组控制四个轮边马达。该马达是一种专为行走机械设计的径向柱塞双速马达，它启动扭矩大，在机车低速时能够输出较大扭矩；而在机车需要低扭矩高速运行时，能够通过操作阀将液压流体仅送至马达柱塞的一般行程中，而另一般行程中则使液压流体连续循环流动，该“减小排量”的模式减少了高速时所需的流量，降低了成本，提到了效率，提高了整车最高车速。    
静液压走行系统设计有反馈回路，当运行阻力大于最大驱动力时，泵斜盘自动摆回中位，能防止意外事件损坏驱动系统及整车。
具体制造时，本发明的转向架提供以下技术参数：
轨道梁尺寸（宽x高）/mm      850x1500
最大坡度‰                    60
通过曲线最小半径 /m           R50m
走行轮自由直径/mm             1006(动态直径984)
走行轮中心间距 /mm            470
稳定轮自由直径/mm             465
导向轮自由直径/mm             465
导向轮间距/mm                 590
导向轮与稳定轮间距/mm         1055
辅助救援轮轴距 /mm            1630
二系钢圆簧距轨面高度/mm       858
二系钢圆簧横向间距/mm         2200
转向架最大长度/mm             1880
转向架最大宽度/mm              2694
转向架最大高度/mm              2386
构造速度km/h                   40
限界                         满足跨座式单轨线路限界的要求。

Claims (10)

1.一种两对轮结构的跨座式单轨作业车，包括车厢（26）、转向架（27）、动力传动系统（28）、散热器总成（29）、作业平台（30）、司机操作台（31）、附属设备，动力传动系统包括通过减震安装座固定在车厢承载式底架上的发动机、分动箱以及安装在分动箱上的走行泵、作业泵、辅助泵，散热器总成安装在车厢的承载式底架上，转向架通过转向架构架上的中心销牵引装置与车厢的承载式底架连接，其特征是转向架包括跨座在PC梁（1）上的构架、二系悬挂装置（2）、牵引装置（3），其中构架整体为“Π”字型全钢组焊板式箱型结构，包含位于PC梁轨道两侧的侧梁、连接于侧梁上部两端之间的端梁（5）以及连接于端梁之间的两根纵梁（6），侧梁上部与相应纵梁之间分别固定有马达支架（7）；两个马达支架上安装有独立驱动的两个走行轮装配（8），侧梁中部两侧安装四个导向轮装配（9），下部两侧安装两个稳定轮装配（10）；二系悬挂装置（2）采用二系钢圆簧装配。
2.根据权利要求1所述的一种两对轮结构的跨座式单轨作业车，其特征是侧梁是由上侧梁（4）和下侧梁（11）构成的可拆卸结构，上侧梁和下侧梁之间通过两根紧固销（12）和一根定位中心销（13）连接，四个导向轮装配安装在上侧梁上，两个稳定轮装配安装在下侧梁上。
3.根据权利要求1或2所述的一种两对轮结构的跨座式单轨作业车，其特征是二系钢圆簧装配对称安装在侧梁顶部两侧，是由下弹簧座（2.1）、外弹簧（2.2）、内弹簧（2.3）、上弹簧座、螺钉（2.4）、拉杆螺栓（2.5）、磨合板（2.6）、固定板（2.7）及压板（2.8）组成，磨合板通过螺钉与侧梁固定，下弹簧座与磨合板之间采用平面摩擦结构，并涂覆润滑脂层。
4.根据权利要求1或2所述的一种两对轮结构的跨座式单轨作业车，其特征是两根端梁（5）上部中间焊接有万向联轴节拉杆（14）。
5.根据权利要求1或2所述的一种两对轮结构的跨座式单轨作业车，其特征是走行轮装配（8）包含走行轮（8.1）、马达（8.2）、工程车轮（8.3）及安装座（8.4），走行轮为充氮气的橡胶钢丝轮胎，安装在工程车轮上，马达一端安装在工程车轮内的轮毂上，另一端与安装座连接，安装座通过细牙紧固螺栓安装在马达支架（7）上。
6.根据权利要求1或2所述的一种两对轮结构的跨座式单轨作业车，其特征是导向轮装配（9）、稳定轮装配（10）均包含与上侧梁固定的安装支架（15）、实芯橡胶轮胎（16）、轮辋（17）、拉杆（18）、轴（19）、轴承座（20）、轴承（21）、弹簧（22）及弹簧座（23），实芯橡胶轮胎、轮辋通过螺栓与轮毂联接并支承在轴承及轴承座上，轴端部通过拉杆、弹簧、弹簧座与安装支架联接，弹簧的压缩量大于作业车过弯道时的最大伸长量。
7.根据权利要求1或2所述的一种两对轮结构的跨座式单轨作业车，其特征是牵引装置（3）采用随动式中心销牵引装置，安装在其中一根端梁中部，中心销牵引装置的牵引销（3.1）和牵引销座（3.7）间增设缓冲套（3.3），缓冲套材质为聚四氯乙烯。
8.根据权利要求1或2所述的一种两对轮结构的跨座式单轨作业车，其特征是两根端梁（5）中间对称安装救援轮（24），救援轮采用双侧具有接触式橡胶油封的单列深沟球轴承，轴承内填充锂基润滑脂。
9.根据权利要求1或2所述的一种两对轮结构的跨座式单轨作业车，其特征是车厢（26）采用整体式结构车厢，包含车厢骨架（26.1）、外蒙板（26.2）、车厢内饰（26.3）、地板（26.4），车厢骨架采用由承载式底架和型钢骨架组成的笼状设计，车厢骨架内喷涂阻尼浆、填充阻燃材料；外蒙皮采用0.8mm～1.5mm钢板张拉蒙铺；车厢内饰采用玻璃钢内饰；地板采用artboard三明治结构复合地板。
10.根据权利要求1或2所述的一种两对轮结构的跨座式单轨作业车，其特征是动力传动系统（28）的走行泵采用静液压走行轴向柱塞变量泵，走行轮装配（8）的马达（8.2）采用径向柱塞双速马达。
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