CN105416331B - 一种跨座式无一系弹簧的单轨转向架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种跨座式无一系弹簧的单轨转向架。所述单轨转向架包括构架，装在构架上的牵引装置、基础制动装置、减振装置、齿轮箱、稳定轮、导向轮和走行轮；纵向布置的牵引电机与齿轮箱直接刚性悬挂在构架外侧上，该齿轮箱的输出轴通过分体式联轴节与车轴相联；所述构架上装有由上轴箱体和下轴箱体构成的分体式轴箱体，该上轴箱体和下轴箱体可拆卸地固定相连，其中上轴箱体固定在构架上用于安装所述基础制动装置。本发明实现了不架车更换车轮，极大地改善了车辆日常维护工作。

Description

一种跨座式无一系弹簧的单轨转向架

技术领域

本发明涉及一种跨座式无一系弹簧的单轨转向架，属于转向架技术领域。

背景技术

解决城市公共交通是城市发展必须面临的一道难题。城市轨道交通因其绿色（低噪音、低辐射、节能）、智能、便捷和运量大等优点，在世界范围内得到了广泛运用。

单轨交通车辆是轨道交通车辆的一种，不同于传统钢轮-钢轨轨道交通系统的轨道交通车辆，而是一种由橡胶轮承载和驱动、行走在一根混凝土浇筑的专用桥梁上。单轨交通线路占地面积小，车辆运营噪音低、爬坡能力（最大坡度60‰）以及通过小曲线能力强（半径R≤50m）等，因此适宜于城市内公共交通发展需要。单轨交通基于城市现有空间布局进行线路建设，车辆可以穿梭于建筑物之间，不会造成大面积拆迁，进而破坏城市本来面貌，线路建设费用必然会较低。因此单轨交通成为城市交通发展的有效补充。另外，相对于地铁交通来说，正是由于单轨交通自身的优点，单轨交通也非常适合于多山地的城市公共交通发展的需要。比如，贵阳、重庆等城市更适合于发展单轨交通，其经济效益和社会效益比较显著。

跨座式单轨交通车辆是单轨交通车辆的一种，转向架跨座在混凝土桥梁上，其运行、导向机理及轮轨接触关系均不同于其他轨道交通工具。跨座式设置有走行轮、导向轮和稳定轮，均为橡胶轮。由于长期运行在大坡度、小曲线的混凝土桥梁上，因此车轮磨耗速度比较快，走行轮的换轮周期仅为1年。现有车辆技术，更换走行轮时必须进行架车（即把转向架从车体上拆卸下来），这样换轮工作量非常大，如何实现不架车换轮是亟待解决的技术问题。

跨座式转向架技术是跨座式单轨车辆系统的核心技术和关键技术，单轨车辆技术主要由德国和日本掌握，有比较完善的技术体系和应用业绩。然而，我国在该领域技术发展比较晚，2000年以后才引进日本日立车辆技术建立了我国首条跨座式单轨车辆交通。

中国专利申请CN20151041821.8公开了一种跨座式无一系弹簧的单轨转向架，但其仅提到齿轮箱和牵引电机纵向布置，且制动夹钳安装在齿轮箱上，不能解决上述问题。

因此，研究开发出一种具有自主知识产权的跨座式单轨转向架是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为了打破德国和日本在单轨转向架领域的技术垄断地位，建立属于我国的跨座式单轨转向架技术平台，适应多山地的城市公共交通发展的需要，本发明旨在提供一种跨座式无一系弹簧的单轨转向架，该转向架针对架车更换橡胶轮的如此繁琐问题，实现了不架车更换车轮，极大地改善了车辆日常维护工作。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种跨座式无一系弹簧的单轨转向架，包括构架，装在构架上的牵引装置、基础制动装置、减振装置、齿轮箱、稳定轮、导向轮和走行轮；其特征在于，纵向布置的牵引电机与齿轮箱直接刚性悬挂在构架外侧上，该齿轮箱的输出轴通过分体式联轴节与车轴相联；所述构架上装有由上轴箱体和下轴箱体构成的分体式轴箱体，该上轴箱体和下轴箱体可拆卸地固定相连，其中上轴箱体固定在构架上用于安装所述基础制动装置。

本发明没有单独设置一系悬挂系统，走行轮除承受垂向载荷外，还承担了类似一系悬挂系统的减振作用。针对现有架车更换橡胶轮的如此繁琐问题，本发明实现了不架车更换车轮，极大地改善了车辆日常维护工作。

根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：

优选地，所述齿轮箱内设有两级直角伞齿轮传动结构，将牵引电机纵向旋转运动转换为横向旋转运动。本发明的跨座式单轨转向架，牵引电机和驱动装置纵向布置在构架外侧。每轴设置一套牵引电机和驱动装置。牵引电机和齿轮箱通过螺栓连接，刚性悬挂在构架侧梁上，牵引电机和齿轮箱通过联轴节连接。齿轮箱驱动装置采用两级直角伞齿轮传动型式，将牵引电机纵向旋转运动（绕车辆运行方向，即X轴方向旋转）转换为横向旋转运动（绕垂直于车辆运行方向，即Y轴方向旋转）。楔形橡胶联轴节一端与车轴过盈连接，另一端通过端面齿与齿轮箱连接，从而实现了走行轮对的沿轨道梁向前滚动运动。

优选地，所述联轴节一端与车轴过盈连接，另一端通过端面齿与齿轮箱连接。更优选地，所述联轴节为楔形橡胶联轴节或齿式联轴节。最优选地，所述联轴节为两个半联轴节通过紧固件连接在一起，其中一个半联轴节与车轴过盈连接，另一半联轴节与齿轮箱连接。

所述基础制动装置为轴盘制动装置。所述轴盘制动装置包括制动盘和制动夹钳，所述制动盘与车轴刚性连接，所述制动夹钳固定在上轴箱体上。由此，本发明的跨座式单轨转向架的基础制动采用轴盘制动方式，制动夹钳安装在构架侧梁上上轴箱体的吊挂点上。

所述充气橡胶轮的径向刚度为1.1—1.2kN/mm。由此，走行轮不仅承担垂向载荷，也可以起到隔离来自轨道梁的振动与冲击，因此本发明转向架可以不单独设置一系悬挂系统。

所述构架为全焊接箱式结构，该构架的下盖板与上轴箱体固定相连；所述构架的下盖板上设有基础制动装置吊挂点；所述上轴箱体作为构架侧梁的一部分与构架的下盖板通过对接焊缝焊接为一体。由此，本发明的跨座式单轨转向架轴箱体采用分体式结构，即将上轴箱体设置在构架侧梁下盖板上，且上轴箱体设置有制动夹钳吊挂点。

优选地，所述走行轮、稳定轮和导向轮均为橡胶轮。本发明的跨座式单轨转向架采用橡胶轮，主要包括4个走行橡胶轮，4个导向轮和2个稳定轮。走行轮行走在轨道梁正面上，主要起到承载作用。导向轮位于轨道梁的侧面，主要用于车辆运行导向作用。稳定轮也位于轨道梁的侧面，但在转向架竖直方向的中心线上，当车辆运行在弯道上（通常有超高）时，通过稳定轮与轨道梁的作用，产生抗侧滚力，以确保车辆侧滚稳定性。

藉由上述结构，本发明的转向架即是80km/h速度等级、12t轴重、1500mm短轴距的跨座式单轨车辆转向架，能通过曲线半径为R50m的线路，走行轮采用充气橡胶轮，显著改善车辆爬坡能力，能够满足60‰坡度的爬坡能力要求。

本发明的跨座式单轨动力转向架为两轴结构，它主要由构架、二系悬挂系统、牵引装置、基础制动装置、走行橡胶轮对装置、导向橡胶轮对装置、稳定橡胶轮对、牵引电机和齿轮箱驱动单元等关键部件组成。非动力转向架也为两轴结构，它主要由构架、二系悬挂系统、牵引装置、基础制动装置、走行橡胶轮对装置、导向橡胶轮对装置和稳定橡胶轮对等关键部件组成。

本发明的跨座式单轨转向架构架采用由高强度低合金钢板、锻件、铸件等全焊接结构。采用轻量化设计技术，严格控制构架的重量。

本发明的跨座式单轨转向架，二系悬挂系统采用空气弹簧+减振器，减振器优选呈45°布置，兼顾横向减振和垂向减振作用。

目前现有文献未发现实现不架车更换走行轮,传统的架车是先将转向架从车体上拆卸下来,再将旧走行轮从转向架拆卸下来,而后用安装新的走行轮,再将转向架安装在车体上。

本发明能够实现不架车更换，主要过程如下：

1) 本发明的跨座式单轨转向架轴箱体采用分体式结构,见图4。松开螺栓，使下半轴箱体与构架、上半轴箱体分离。

2) 本发明齿轮箱通过联轴节与车轴相连，所述一半联轴节与车轴过盈连接，另一半联轴节通过端面齿与齿轮箱连接，两半联轴节通过紧固件连接。松开紧固件，即可实现齿轮箱与车轴的分离。而通常齿轮箱的大齿轮是过盈压装在车轴上，需要专业压装机才能将齿轮箱单元与车轴分离。

由此，在不架车的情况下，可以方便的将走行轮对从转向架上拆卸下来进行更换橡胶轮工作，而后将新的走行轮对方便的安装在转向架上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明的跨座式单轨转向架的安全性、平稳性及舒适性等性能优良，其最高运行速度为80km/h，能通过曲线半径为R50m、坡度为60‰的线路。

（2）本发明的跨座式单轨转向架构架采用由高强度低合金钢板、锻件等优质钢材全焊接的箱型结构。上轴箱体与构架侧梁下盖板焊接在一起，且该上轴箱体设置有基础制动夹钳的安装吊挂点。采用有限元强度分析与优化，严格控制构架重量，使其不超过1.2吨。

（3）本发明的跨座式单轨转向架走行轮对采用充气橡胶轮，径向刚度约为1.1—1.2kN/mm(即走行轮对垂向刚度约为1.1—1.2kN/mm)，走行轮不仅承担垂向载荷，也可以起到隔离来自轨道梁的振动与冲击，因此本发明转向架没有单独设置一系悬挂系统。

（4）本发明的跨座式单轨转向架轴箱体采用分体式结构，该发明结构不仅可以将制动夹钳安装在上轴箱体（即构架侧梁上），同时也使不架车更换走行橡胶轮对成为可能，极大的降低了更换橡胶轮的工作量，显著提高了工作效率。

（5）本发明的跨座式单轨转向架，基础制动夹钳安装在构架侧梁上（上轴箱体）的吊挂点上，不仅方便制动夹钳的安装和拆卸，同时也便于不架车更换走行橡胶轮对。

（6）本发明的跨座式单轨转向架采用橡胶轮，不仅提高了转向架的爬坡能力，且与钢轨——钢轮系统的轨道车辆相比，其显著优点为噪音低。

（7）本发明的跨座式单轨转向架二系悬挂仍然采用空气弹簧和减振器悬挂部件，有力的确保了该转向架良好的运行舒适性。

（8）本发明的跨座式单轨转向架牵引电机和驱动装置纵向布置在构架侧面，充分利用了转向架的有限空间，确保总体结构布置合理。走行轮对与齿轮箱通过楔形橡胶联轴节连接，极大方便了走行轮对与齿轮箱的连接与分离，有利于不架车实现更换走行橡胶轮。

（9）本发明的跨座式单轨转向架，打破德国和日本在该领域的技术垄断地位，适应多山地城市的公共交通发展需要，同时实现不架车更换走行橡胶轮，也体现了本发明转向架的技术优势。

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原理图；

图2是本发明跨座式单轨转向架的基础制动安装示意图；

图3是本发明跨座式单轨动力转向架的齿轮箱与车轴连接示意图；

图4是本发明跨座式单轨转向架的分体式轴箱体结构示意图；

图5是图1的正视图；

图6是图1的俯视图；

图7是图1的左视图；

图8是图2的A-A剖视图；

图9是图8的I处放大图。

在图中

1-轨道梁；2-稳定轮；3-导向轮；4-构架；5-齿轮箱；6-牵引电机；7-制动夹钳；8-空气弹簧；9-走行轮；10-减振器；11-牵引装置；12-楔形橡胶联轴节；13-制动盘；14-车轴；15-上半轴箱体；16-下半轴箱体；17-构架下盖板；18-螺栓；19-构架侧梁；20-对接焊缝。

具体实施方式

一种跨座式无一系弹簧的单轨转向架，如图1，5-7所述，本发明的动力转向架为两轴结构，牵引电机和齿轮箱纵向布置，走行轮、稳定轮和导向轮均为橡胶轮，主要由稳定轮2、导向轮3、构架4、齿轮箱5、牵引电机6、制动夹钳7、空气弹簧8、走行轮9、减振器10、牵引装置11和楔形橡胶联轴节12组成。

图2,8,9是本发明跨座式单轨转向架基础制动安装的主视图、剖视图和局部放大视图。基础制动由制动夹钳7和制动盘13组成。制动夹钳安装在上轴箱体15即构架侧梁上，这样的结构便于走行轮对的拆装与检修。

如图3所示，跨座式单轨动力转向架的齿轮箱5与车轴14通过楔形橡胶联轴节12将二者连接起来。楔形橡胶联轴节右半部分通过端面齿与齿轮箱输出轴连接，楔形橡胶联轴节左半部分通过过盈配合与车轴连接，而两半楔形橡胶联轴节通过紧固螺栓和楔形橡胶件实现连接。便于走行轮对与齿轮箱的连接与分离，确保不架车可以更换走行轮对。

如图4所示，主要表达了跨座式单轨转向架的分体式轴箱体结构。轴箱体分为上轴箱体15和半轴箱体下16两部分，二者通过螺栓18实现连接。上轴箱体15作为构架侧梁19的一部分与构架下盖板17通过对接焊缝20焊接为一体。

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于本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (6)

1.一种跨座式无一系弹簧的单轨转向架，包括构架（4），装在构架（4）上的牵引装置（11）、基础制动装置、减振装置、齿轮箱（5）、稳定轮（2）、导向轮（3）和走行轮（9）；其特征在于，纵向布置的牵引电机（6）与齿轮箱（5）直接刚性悬挂在构架外侧上，该齿轮箱（5）的输出轴通过分体式联轴节与车轴相联；

所述构架上装有由上轴箱体（15）和下轴箱体（16）构成的分体式轴箱体，该上轴箱体（15）和下轴箱体（16）可拆卸地固定相连，其中上轴箱体（15）固定在构架（4）上用于安装所述基础制动装置；所述上轴箱体（15）作为构架侧梁（19）的一部分与构架（4）的下盖板（17）通过对接焊缝（20）焊接为一体；所述联轴节（12）为楔形橡胶联轴节或齿式联轴节；

所述车轴（14）为一根整体式实心车轴，车轴（14）的两端均通过轴承支承，并通过轴箱体与构架（4）连接起来；

所述联轴节（12）的一端与车轴的一端过盈连接，该联轴节（12）的另一端通过端面齿与齿轮箱连接；所述构架（4）为全焊接箱式结构，该构架（4）的下盖板与上轴箱体（15）固定相连；所述构架（4）的上轴箱体（15）上设有基础制动装置吊挂点；

所述走行轮（9）、稳定轮（2）和导向轮（3）均为橡胶轮。

2.根据权利要求1所述的跨座式无一系弹簧的单轨转向架，其特征在于，所述齿轮箱（5）内设有两级直角伞齿轮传动结构，将牵引电机纵向旋转运动转换为横向旋转运动。

3.根据权利要求1所述的跨座式无一系弹簧的单轨转向架，其特征在于，所述联轴节（12）为两个半联轴节通过紧固件连接在一起，其中一个半联轴节与车轴过盈连接，另一半联轴节与齿轮箱连接。

4.根据权利要求1所述的跨座式无一系弹簧的单轨转向架，其特征在于，所述基础制动装置为轴盘制动装置。

5.根据权利要求4所述的跨座式无一系弹簧的单轨转向架，其特征在于，所述轴盘制动装置包括制动盘（13）和制动夹钳（7），所述制动盘（13）与车轴刚性连接，所述制动夹钳（7）固定在上轴箱体（15）上。

6.根据权利要求1所述的跨座式无一系弹簧的单轨转向架，其特征在于，所述橡胶轮为充气式橡胶轮，该充气橡胶轮的径向刚度为1.1—1.2kN/mm。