CN105313914B - 超高速动车组转向架弹性构架 - Google Patents

超高速动车组转向架弹性构架 Download PDF

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Abstract

本发明的超高速动车组转向架弹性构架属于自身具有弹性形变缓冲能力的轨道车辆转向架构架装置领域，其通过横纵梁集成式托盘框架取代H型刚性焊接构架由侧梁和横梁搭接和组焊的旧有结构形式，避免了横梁变径和搭接组焊时容易出现的应力集中问题；其通过顺次具有装配关系的二系辅助枕簧、侧梁、侧梁安装座和横纵梁集成式托盘框架的新组装形式，有效削减了焊缝总数，因而能够在保证结构强度的同时提高生产效率和适度降低对焊缝质量所提出的严苛要求，从而提高成品率。该弹性构架的翼状弹性支臂能够通过自身的弹性形变起到减震功效，其与二系辅助枕簧配合使用可以替代和削减部分旧有的构架附加弹性元件，为进一步缩小构架尺寸和减轻构架重量奠定基础。

Description

超高速动车组转向架弹性构架
技术领域
本发明属于自身具有弹性形变缓冲能力的轨道车辆转向架构架装置领域，具体涉及一种超高速动车组转向架弹性构架。
背景技术
依照我国现行的轨道车辆划分标准，通常将时速超过500km/h的列车车型称为超高速列车。此类传统轨道列车的转向架普遍是H型钢梁焊接而成的刚性构架，其H型刚性焊接构架由两个侧梁和一个横梁焊接组成，横梁可采用无缝圆钢管或者也可以是由多块钢板焊接而成的、具有矩形横截面轮廓线的箱型结构，而侧梁则通常均为由多块钢板焊接而成的箱型结构。由于此类旧有的H型刚性构架的横梁与侧梁连接处的结构空间受限，其二者的对接组焊部位一般采用搭接组焊型式的过渡件使得横梁与侧梁平顺连接，以避免其二者组焊的部位因截面收缩变化较大而产生的应力集中。但即便如此，旧有的组焊方式依然导致H型刚性构架上的焊缝总数较多，生产周期长，对焊接工艺要求苛刻，以及一旦组焊就无法拆解，不便于维修养护等诸多问题。
在另一方面，为了研发一款时速超过500km/h的超高速列车，其理论预期的超高时速特性必然对该车型的超高速转向架的构架提出全新的要求，假若继续沿袭传统轨道列车的H型刚性焊接构架，则将对由多块钢板拼合或搭接组焊的构架装置提出极为严苛的焊接质量要求，这将大幅提高制造成本和增加制造难度，并导致构架产品的次品率和报废率提高。
此外，为了尽可能多地吸收列车运行中的颠簸能量，传统轨道列车的H型刚性焊接构架必须配合大量缓冲减震的弹性阻尼部件，这使其构架必须在保障构架总体结构强度的同时，还要做大和加强，以便为较多的弹性阻尼部件预留足够的附加部件安置空间。然而，大而笨重的H型整体刚性焊接构架显然与轻量化设计的方向和提升速度的初衷相悖。
因此，设计一款全新的超高速动车组转向构架，使其不但降低焊缝数量和降低焊接难度，同时还具有一定的弹性减震能力，并且兼具轻量化和组装化的优点，则成为超高速动车转向架研发领域的一项重要课题和攻关方向。
发明内容
为了解决现有大而笨重的H型整体刚性焊接构架的存在焊缝总数较多，生产周期长，对焊接工艺要求苛刻，以及一旦组焊就无法拆解，不便于维修养护，因此无法适应全新的超高速动车组对其超高速转向构架所提出的小型化、轻量化且需要兼具一定弹性减震能力的综合要求的技术问题，本发明提供一种超高速动车组转向架弹性构架。
本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：
超高速动车组转向架弹性构架，其包括两个弹性侧梁、两个二系辅助枕簧、横纵梁集成式托盘框架和两个侧梁安装座，弹性侧梁包括辅助枕簧座和两个翼状弹性支臂，其三者共同构成一个向两侧伸展的双翼状结构，辅助枕簧座的中部设有枕簧螺栓限位孔，在枕簧螺栓限位孔两侧还设有多个弹性侧梁定位螺孔；所述翼状弹性支臂的端部上方设有吊耳，翼状弹性支臂的端部下方设有弹簧定位帽筒和一系垂向减振器上端固定座；两个二系辅助枕簧插入枕簧螺栓限位孔后其下部通过枕簧螺栓与两个弹性侧梁固连；两个侧梁安装座分别固定在横纵梁集成式托盘框架的横向两侧，两个弹性侧梁的辅助枕簧座分别通过螺栓固定在两个侧梁安装座上。
上述横纵梁集成式托盘框架包括井字形框架主体和两个侧梁安装座托盘，井字形框架主体的中部开设有贯通的中央牵引座通孔，两个侧梁安装座托盘对称地分布在井字形框架主体的横向两侧，且每个侧梁安装座托盘同时与井字形框架主体的侧壁和底面固连。3、如权利要求2所述的超高速动车组转向架弹性构架，其特征在于：所述井字形框架主体是由上、下两块井字形钢板以及多块侧板焊接而成的整体的箱型结构，其纵向的上、下两端面均分别设有一个电机悬挂安装座和一个齿轮箱安装座；所述中央牵引座通孔固连有矩形的中央牵引装置安装托架。
上述两个侧梁安装座分别均通过搭接组焊的方式与横纵梁集成式托盘框架上对应的一个侧梁安装座托盘焊接固连。
上述侧梁安装座包括座板、两个上翘角度限位止挡装置、两个向下弯折角度限位止挡板和两个转臂定位座卡箍；所述座板的中心设有枕簧螺栓固定凹槽，在枕簧螺栓固定凹槽的周围设有多个弹性侧梁安装螺孔；所述两个上翘角度限位止挡装置对称固定在座板纵向的两端，每个上翘角度限位止挡装置由两个立板和一个限位轴构成，限位轴与两个立板的顶端固连，两个立板平行固定在座板横向的两侧；所述两个转臂定位座卡箍对称固定在两个上翘角度限位止挡装置的一端，每个转臂定位座卡箍包括两个平行设置的带有半环形凹槽的卡箍座和两个带有半环形凹槽的卡扣，两个卡箍座的侧面固连在两个立板上，两个卡箍座的上端面与一个向下弯折角度限位止挡板固连；卡扣通过螺栓与卡箍座固连，其二者的半环形凹槽共同拼合成为转臂定位轴腔。
上述翼状弹性支臂穿过由上翘角度限位止挡装置和向下弯折角度限位止挡板所共同合围形成的空隙。
本发明的有益效果是：该超高速动车组转向架弹性构架通过横纵梁集成式托盘框架取代H型刚性焊接构架由侧梁和横梁搭接和组焊的旧有结构形式，避免了横梁变径和搭接组焊时容易出现的应力集中问题；其通过顺次具有装配关系的二系辅助枕簧、侧梁、侧梁安装座和横纵梁集成式托盘框架的新组装形式，有效削减了焊缝总数，因而能够在保证结构强度的同时提高生产效率和适度降低对焊缝质量所提出的严苛要求，从而提高成品率和创造经济效益。该弹性构架的翼状弹性支臂能够通过自身的弹性形变起到减震功效，其与二系辅助枕簧配合使用可以替代和削减部分旧有的构架附加弹性元件，为进一步缩小构架尺寸和减轻构架重量奠定基础。侧梁安装座不仅能将弹性支臂的振幅限制在给定的范围之内，其两端的转臂定位座卡箍还可以直接用于固定橡胶节点。
此外，该弹性构架上具有装配关系的多个部件还给维修更换时的拆卸和组装提供了极大的便利性，分解后的各个部件也更加便于分批制造、分类储存、远途运输和重新快速装配。
附图说明
图1是本发明超高速动车组转向架弹性构架的立体图。
图2是本发明弹性侧梁和二系辅助枕簧的装配关系示意图；
图3是图2在另一视角下的爆炸示意图；
图4是本发明横纵梁集成式托盘框架的仰视图；
图5是本发明侧梁安装座的立体图；
图6是图5中I部分的局部放大图；
图7是图1的爆炸示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
如图1至图7所示，本发明的超高速动车组转向架弹性构架包括两个弹性侧梁1、两个二系辅助枕簧2、横纵梁集成式托盘框架3和两个侧梁安装座4，横纵梁集成式托盘框架3包括井字形框架主体3-1和两个侧梁安装座托盘3-2，井字形框架主体3-1是由上、下两块井字形钢板以及多块侧板焊接而成的整体的箱型结构，其纵向的上、下两端面均分别设有一个电机悬挂安装座3-1-2和一个齿轮箱安装座3-1-3。中央牵引座通孔3-1-1固连有矩形的中央牵引装置安装托架。井字形框架主体3-1的中部开设有贯通的中央牵引座通孔3-1-1，两个侧梁安装座托盘3-2对称地分布在井字形框架主体3-1的横向两侧，且每个侧梁安装座托盘3-2同时与井字形框架主体3-1的侧壁和底面固连。
弹性侧梁1包括辅助枕簧座1-1和两个翼状弹性支臂1-2，其三者共同构成一个向两侧伸展的双翼状结构，两个翼状弹性支臂1-2采用由中国吉林市华研碳纤维有限公司所生产的具有弹性形变和复原能力的CF-SMC-101型碳纤维复合材料制作而成，具有较高弯曲任性和抗剪刚度。
侧梁安装座4包括座板4-1、两个上翘角度限位止挡装置4-2、两个向下弯折角度限位止挡板4-3和两个转臂定位座卡箍4-4。座板4-1的中心设有枕簧螺栓固定凹槽4-1-1，在枕簧螺栓固定凹槽4-1-1的周围设有多个弹性侧梁安装螺孔4-1-2。两个上翘角度限位止挡装置4-2对称固定在座板4-1纵向的两端，每个上翘角度限位止挡装置4-2由两个立板4-2-1和一个限位轴4-2-2构成，限位轴4-2-2与两个立板4-2-1的顶端固连，两个立板4-2-1平行固定在座板4-1横向的两侧。两个转臂定位座卡箍4-4对称固定在两个上翘角度限位止挡装置4-2的一端，每个转臂定位座卡箍4-4包括两个平行设置的带有半环形凹槽的卡箍座4-4-1和两个带有半环形凹槽的卡扣4-4-2，两个卡箍座4-4-1的侧面固连在两个立板4-2-1上，两个卡箍座4-4-1的上端面与一个向下弯折角度限位止挡板4-3固连。卡扣4-4-2通过螺栓与卡箍座4-4-1固连，其二者的半环形凹槽共同拼合成为转臂定位轴腔4-4-3。
辅助枕簧座1-1的中部设有枕簧螺栓限位孔1-1-1，在枕簧螺栓限位孔1-1-1两侧还设有多个弹性侧梁定位螺孔1-1-2。二系辅助枕簧2插入枕簧螺栓限位孔1-1-1后其下部通过枕簧螺栓2-1与两个弹性侧梁1固连。
翼状弹性支臂1-2的端部上方设有吊耳1-2-1，翼状弹性支臂1-2的端部下方设有弹簧定位帽筒1-2-2和一系垂向减振器上端固定座1-2-3。弹性侧梁1的辅助枕簧座1-1通过螺栓固定在两个侧梁安装座4上。两个侧梁安装座4分别固定在横纵梁集成式托盘框架3横向两侧的侧梁安装座托盘3-2上。
两个侧梁安装座4分别均通过搭接组焊的方式与横纵梁集成式托盘框架3上对应的一个侧梁安装座托盘3-2焊接固连。
具体应用本发明的超高速动车组转向架弹性构架时，如图7所示，将
翼状弹性支臂1-2穿过由上翘角度限位止挡装置4-2和向下弯折角度限位止挡板4-3所共同合围形成的空隙。翼状弹性支臂1-2的端部下方设有弹簧定位帽筒1-2-2用于对一系悬挂装置上的钢簧上端进行同轴定位和固定。一系垂向减振器上端固定座1-2-3用于对一系悬挂装置上的一系垂向减振器上端固定。转臂定位轴腔4-4-3用于同一系悬挂装置上的弹性橡胶节点的转轴转动连接。二系辅助枕簧2的上端面起到对列车枕梁的下端面进行减震和支撑的作用。

Claims (6)

1.超高速动车组转向架弹性构架，其特征在于：该弹性构架包括两个弹性侧梁(1)、两个二系辅助枕簧(2)、横纵梁集成式托盘框架(3)和两个侧梁安装座(4)，弹性侧梁(1)包括辅助枕簧座(1-1)和两个翼状弹性支臂(1-2)，其三者共同构成一个向两侧伸展的双翼状结构，辅助枕簧座(1-1)的中部设有枕簧螺栓限位孔(1-1-1)，在枕簧螺栓限位孔(1-1-1)两侧还设有多个弹性侧梁定位螺孔(1-1-2)；所述翼状弹性支臂(1-2)的端部上方设有吊耳(1-2-1)，翼状弹性支臂(1-2)的端部下方设有弹簧定位帽筒(1-2-2)和一系垂向减振器上端固定座(1-2-3)；两个二系辅助枕簧(2)插入枕簧螺栓限位孔(1-1-1)后其下部通过枕簧螺栓(2-1)与两个弹性侧梁(1)固连；两个侧梁安装座(4)分别固定在横纵梁集成式托盘框架(3)的横向两侧，两个弹性侧梁(1)的辅助枕簧座(1-1)分别通过螺栓固定在两个侧梁安装座(4)上。
2.如权利要求1所述的超高速动车组转向架弹性构架，其特征在于：所述横纵梁集成式托盘框架(3)包括井字形框架主体(3-1)和两个侧梁安装座托盘(3-2)，井字形框架主体(3-1)的中部开设有贯通的中央牵引座通孔(3-1-1)，两个侧梁安装座托盘(3-2)对称地分布在井字形框架主体(3-1)的横向两侧，且每个侧梁安装座托盘(3-2)同时与井字形框架主体(3-1)的侧壁和底面固连。
3.如权利要求2所述的超高速动车组转向架弹性构架，其特征在于：所述井字形框架主体(3-1)是由上、下两块井字形钢板以及多块侧板焊接而成的整体的箱型结构，其纵向的上、下两端面均分别设有一个电机悬挂安装座(3-1-2)和一个齿轮箱安装座(3-1-3)；所述中央牵引座通孔(3-1-1)固连有矩形的中央牵引装置安装托架。
4.如权利要求1或2所述的超高速动车组转向架弹性构架，其特征在于：所述两个侧梁安装座(4)分别均通过搭接组焊的方式与横纵梁集成式托盘框架(3)上对应的一个侧梁安装座托盘(3-2)焊接固连。
5.如权利要求1所述的超高速动车组转向架弹性构架，其特征在于：所述侧梁安装座(4)包括座板(4-1)、两个上翘角度限位止挡装置(4-2)、两个向下弯折角度限位止挡板(4-3)和两个转臂定位座卡箍(4-4)；所述座板(4-1)的中心设有枕簧螺栓固定凹槽(4-1-1)，在枕簧螺栓固定凹槽(4-1-1)的周围设有多个弹性侧梁安装螺孔(4-1-2)；所述两个上翘角度限位止挡装置(4-2)对称固定在座板(4-1)纵向的两端，每个上翘角度限位止挡装置(4-2)由两个立板(4-2-1)和一个限位轴(4-2-2)构成，限位轴(4-2-2)与两个立板(4-2-1)的顶端固连，两个立板(4-2-1)平行固定在座板(4-1)横向的两侧；所述两个转臂定位座卡箍(4-4)对称固定在两个上翘角度限位止挡装置(4-2)的一端，每个转臂定位座卡箍(4-4)包括两个平行设置的带有半环形凹槽的卡箍座(4-4-1)和两个带有半环形凹槽的卡扣(4-4-2)，两个卡箍座(4-4-1)的侧面固连在两个立板(4-2-1)上，两个卡箍座(4-4-1)的上端面与一个向下弯折角度限位止挡板(4-3)固连；卡扣(4-4-2)通过螺栓与卡箍座(4-4-1)固连，其二者的半环形凹槽共同拼合成为转臂定位轴腔(4-4-3)。
6.如权利要求1或5所述的超高速动车组转向架弹性构架，其特征在于：所述翼状弹性支臂(1-2)穿过由上翘角度限位止挡装置(4-2)和向下弯折角度限位止挡板(4-3)所共同合围形成的空隙。
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