CN104554324B - 一种整体式构架及转向架 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种整体式构架及转向架。所述整体式构架包括两块侧板和与两块侧板相连的横梁，所述侧板和横梁为单层板状一体化结构且均由碳纤维复合材料制成；在每块侧板两端设有一系弹簧安装座，在每块侧板的中间部位设有二系弹簧安装座；所述二系弹簧安装座上方设有摇枕，该摇枕上设有轴箱拉杆座、横向止挡座、电机安装座、齿轮箱吊座、以及制动座。所述转向架包括上述构架。本发明的碳纤维复合材料构架结构代替钢结构，体悬式吊挂电机、齿轮箱和制动装置，可有效减轻簧间重量、转向架重量，提高耐疲劳性能和乘坐舒适性。

Description

一种整体式构架及转向架
技术领域
本发明涉及轨道交通车辆构架结构技术领域，尤其涉及一种整体式构架及转向架。
背景技术
传统的构架采用钢结构焊接整体承载结构，侧梁为箱体结构，电机、齿轮箱、制动装置等架悬在转向架上，结构较复杂，抗疲劳性能不佳，且增加了噪声传播路径，降低了车辆的舒适性。中国发明专利申请CN201310491256.2公开了一种转向架构架的侧梁，该侧梁用于与金属横梁安装配合后形成轨道车辆用转向架构架，具体的，该侧梁包括侧梁本体和安装在侧梁本体上的缓冲件，其中缓冲件包括一级缓冲件（或称一系缓冲件）和二级缓冲件（或称二系缓冲件），侧梁本体上设置有用于安装横梁的横梁安装座，如图中所示，侧梁本体与支撑件相对的一面上设置有用于安装一级缓冲件的一级安装座，并且侧梁本体与车体相对的一面上设置有用于安装二级缓冲件的二级安装座，侧梁本体为碳纤维复合材料所制成的侧梁本体。
这种构架侧梁为箱型腔体结构，电机、齿轮箱、制动装置等架悬在转向架横梁上，结构也复杂，抗疲劳和舒适性不佳。同时，由于构架横梁悬挂电机、齿轮箱、制动装置，承受动载荷，故接口设计复杂，承载复杂，而碳纤维复合材料与钢材料是两种完全不同的材料，连接在一起难度大，且碳纤维接口设计和承受疲劳性能较差，故构架横梁必须保留原有的钢制结构；另外该专利申请的构架要与现有构架互换，使得构架横梁结构的改动有限。最后，该专利申请虽然保证了构架强度，但质量依然较重，耐疲劳性能得不到提高。
发明内容
本发明旨在提供一种整体式构架，该构架为碳纤维复合材料构架，用于连接转向架悬挂装置，该构架通过摇枕将电机、齿轮箱和制动装置体悬在车体上，可降低簧间质量，提高车辆舒适性，达到车辆轻量化和降低轮轨噪声的目的。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种整体式构架，包括两块侧板和与两块侧板相连的横梁，其结构特点是，所述侧板和横梁为单层板状一体化结构且均由碳纤维复合材料制成；在每块侧板两端设有用于安装一系弹簧的一系弹簧安装座，在每块侧板的中间部位设有用于安装二系弹簧的二系弹簧安装座；所述二系弹簧安装座上方设有用于与车体相连的摇枕，该摇枕上设有用于安装轴箱拉杆组件的轴箱拉杆座、用于安装止挡装置对横梁限位的横向止挡座、用于安装电机吊挂组件的电机安装座、用于安装齿轮箱吊杆组件的齿轮箱吊座、以及用于安装制动组件制动车轮的制动座。
由此，本发明解决现有构架结构的不足，通过优化转向架结构，利用摇枕将轴箱拉杆座、横向止挡座、电机安装座、齿轮箱吊座和制动座集成起来，使横梁采用碳纤维复合材料成为了可能；同时，这种整体式结构的发明使得电机、齿轮箱、制动装置体悬成为可能，由此释放了簧间重量，提高了转向架性能。
本发明的侧板和横梁为一体化整体成型碳纤维复合材料结构，以及电机、齿轮箱、制动装置的体悬结构极大降低了转向架重量，城轨车辆转向架重量由7.9t降低为4t，轮轨噪音降低达5db；同时，本发明的侧板和横梁为一体化整体成型结构，避免了焊接存在的诸多问题。
以下为本发明的进一步改进的技术方案：
优选地，所述侧板为材料树脂基碳纤维复合材料本体或陶瓷基碳纤维复合材料制成的单层板状一体化结构。
优选地，所述横梁为材料树脂基碳纤维复合材料本体或陶瓷基碳纤维复合材料制成的单层板状一体化结构。
所述一系弹簧安装座上设有定位一系弹簧的定位孔。
所述二系弹簧安装座上设有定位二系弹簧的定位孔。
优选地，所述侧板整体呈片状V型或鱼腹形，使得侧板以弹性弓形式均衡承载成为可能。V型或鱼腹形可降低二系弹簧的安装高度，从而降低车辆地板面高度，且V型侧板可得到线性刚度，满足侧板承载均衡性。
为了保证摇枕的结构强度，所述摇枕为钢制结构。
进一步地，本发明还提供了一种转向架，该转向架包括如上所述的构架，所述一系弹簧安装座内装有一系弹簧，二系弹簧安装座内装有二系弹簧；所述轴箱拉杆座通过轴箱拉杆组件与轴箱相连，所述电机安装座通过电机吊挂组件与电机相连，所述齿轮箱吊座通过齿轮箱吊杆组件与齿轮箱相连；所述电机、齿轮箱和制动组件均设置在横梁两侧，且位于两侧板之间。
优选地，所述电机、齿轮箱和制动组件通过摇枕体悬在车体上。这种结构优点如下：1）减轻了转向架质量，释放了转向架回转转动惯量，提高转向架高速运行的平稳性和稳定性；2）改善了牵引电机的工作条件，避免了线路不平顺对牵引电机的影响；3）简化了转向架结构，车轴周围空间得到释放，有利于安装其他设备。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明横梁和侧板一体成型，制造更方便，避免了已有专利焊接结构存在的抗疲劳强度不高，以及焊接应力等问题，同时，本发明的碳纤维复合材料构架在承受各种最大垂直载荷的同时，传递轮轨间纵横向作用力，且能达到了减轻重量（城轨车辆转向架重量由7.9t降低为4t）、减少噪声（轮轨噪音降低达5db）目的；最后，本发明是一项全新轻量化结构的构架和体悬式电机悬挂结构，避免了与现有构架的互换。
以下结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。
附图说明
图1是本发明一个实施例的结构示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是本发明所述构架的整体示意图；
图4是图3的俯视图；
图5是图3的前视图；
图6是摇枕结构示意图；
图7是图6的前视图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
一种整体式构架，如图1和2所示，主要由两块侧板13和一根横梁14组成，侧板13和横梁14为一体化结构，侧板13和横梁14均由树脂基碳纤维复合材料或陶瓷基碳纤维复合材料制成，其中构架侧板呈V型，侧板13上设有一系弹簧安装座15、二系弹簧安装座16等，主要承载车辆及乘客重量，一系弹簧6通过螺栓和定位孔固定；二系弹簧3固定在侧板中间部位，定位孔18将二系弹簧3固定在构架上，并可绕定位孔18轻微旋转增加二系弹簧横向挠度以适应转向架小曲线通过和高速运行。所述横梁14上设有横向止挡座17承受车体横向作用载荷。
在本实施例中，摇枕2结构为钢结构，设置在二系弹簧3之上，该摇枕2上设有轴箱拉杆座20、横向止挡座19、电机安装座23、齿轮箱吊座22、制动座21等，其中轴箱拉杆座上安装有用于连接轴箱5的轴箱拉杆组件4，电机安装座上安装有用于定位电机12的吊挂组件11，齿轮箱安装座上安装有用于定位齿轮箱9的吊杆组件10，制动座安装制动组件8制动车轮7，横向止挡座通过止挡装置限位构架横梁；电机12，齿轮箱9，制动组件8通过摇枕2体悬在车体上，降低了簧间质量。
如图3、图4所示，构架侧板呈V型，用于安装一系弹簧、二系弹簧等，主要承载车辆及乘客重量。一系弹簧通过螺栓和定位孔固定；二系弹簧固定在侧板中间部位，定位孔将二系弹簧固定在构架上，并可绕定位孔轻微旋转增加二系弹簧横向挠度以适应转向架小曲线通过和高速运行。
本实施例以构架结构的设计为例，达到了减轻重量、减少噪声的目的。
实施例2
一种转向架，包括如实施例1所述的构架1，所述一系弹簧安装座15内装有一系弹簧6，二系弹簧安装座16内装有二系弹簧3；所述轴箱拉杆座通过轴箱拉杆组件4与轴箱5相连，所述电机安装座通过电机吊挂组件11与电机12相连，所述齿轮箱吊座通过齿轮箱吊杆组件10与齿轮箱9相连；所述电机12、齿轮箱9和制动组件8均设置在横梁14两侧，且位于两侧板13之间。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (9)

1.一种整体式构架，包括两块侧板（13）和与两块侧板（13）相连的横梁（14），其特征在于，所述侧板（13）和横梁（14）为单层板状一体化结构且均由碳纤维复合材料制成；在每块侧板（13）两端设有用于安装一系弹簧（6）的一系弹簧安装座（15），在每块侧板（13）的中间部位设有用于安装二系弹簧（3）的二系弹簧安装座（16）；所述二系弹簧安装座（16）上方设有用于与车体相连的摇枕（2），该摇枕（2）上设有用于安装轴箱拉杆组件（4）的轴箱拉杆座（20）、用于安装止挡装置对横梁（14）限位的横向止挡座（19）、用于安装电机吊挂组件（11）的电机安装座（23）、用于安装齿轮箱吊杆组件（10）的齿轮箱吊座（22）、以及用于安装制动组件（8）制动车轮（7）的制动座（21）。
2. 根据权利要求1所述的整体式构架，其特征在于，所述侧板（13）为树脂基碳纤维复合材料本体或陶瓷基碳纤维复合材料制成的单层板状结构。
3. 根据权利要求1所述的整体式构架，其特征在于，所述横梁（14）为树脂基碳纤维复合材料本体或陶瓷基碳纤维复合材料制成的单层板状结构。
4. 根据权利要求1所述的整体式构架，其特征在于，所述一系弹簧安装座（15）上设有定位一系弹簧（6）的定位孔。
5. 根据权利要求1所述的整体式构架，其特征在于，所述二系弹簧安装座（16）上设有定位二系弹簧（3）的定位孔（18）。
6. 根据权利要求1所述的整体式构架，其特征在于，所述侧板（13）整体呈V型或鱼腹形。
7. 根据权利要求1所述的整体式构架，其特征在于，所述摇枕（2）为钢制结构。
8. 一种转向架，其特征在于，包括如权利要求1-7之一所述的构架（1），所述一系弹簧安装座（15）内装有一系弹簧（6），二系弹簧安装座（16）内装有二系弹簧（3）；所述轴箱拉杆座通过轴箱拉杆组件（4）与轴箱（5）相连，所述电机安装座通过电机吊挂组件（11）与电机（12）相连，所述齿轮箱吊座通过齿轮箱吊杆组件（10）与齿轮箱（9）相连；所述电机（12）、齿轮箱（9）和制动组件（8）均设置在横梁（14）两侧，且位于两侧板（13）之间。
9. 根据权利要求8所述的转向架，其特征在于，所述电机（12）、齿轮箱（9）和制动组件（8）通过摇枕（2）体悬在车体上。
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