CN105460040B - 一种径向转向架机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种径向转向架机构，涉及机车车辆结构设计技术领域，它能有效地解决现有副构架形式的转向架径向机构存在的问题。左前拉杆一端铰接在左前轴箱上、另一端铰接在前横梁左端，右前拉杆一端铰接在右前轴箱上、另一端铰接在前横梁右端，左后拉杆一端铰接在左后轴箱上、另一端铰接在后横梁左端，右后拉杆一端铰接在右后轴箱上、另一端铰接在后横梁右端，前横梁铰接在构架中心偏左位置处，后横梁铰接在构架中心偏右位置处，前横梁与后横梁之间的用耦合杆相连，从而实现轮对间的联动。转向架通过曲线时，各轮对趋向于径向位置，有利于减小轮缘与钢轨之间的冲角，从而降低轮缘的磨耗，改善曲线上机车车辆的粘着性。主要用于机车或货车的转向架。

Description

一种径向转向架机构
技术领域
本发明属于机车车辆结构设计技术领域，尤其是机车车辆的转向架设计制造技术领域。
背景技术
铁路机车车辆在曲线区段运行过程中，轮轨蠕滑力通过径向调节机构实现轮对在曲线上径向占位，可以有效的降低轮轨摩擦和磨损，副构架形式的径向转向架结构比较著名的有南非的Scheffel转向架、美国HTCR径向转向架，请参考《Unconventional BogieDesigns-Their Practical Basis and Historical Background》一文和中国专利CN03148641.X公开的径向转向架，这两种转向架使用方向是不同的。由于我国尚无较好的径向转向架自主产权，需要外观权利人授权使用，目前，我国生产的货车使用Scheffel转向架，机车使用HTCR径向转向架，参见文献《我国径向货车转向架发展的思考》和《径向转向架技术在电力机车上的推广运用》。上述两种径向转向架工作原理均为对称结构，关键技术是在二个副构架之间使用耦合杆(专利CN03148641.X中的轴间连杆58)连接，由于耦合杆安装座结构复杂并且耦合杆长度或安装尺寸很难设计成整数，因此耦合杆多设计成长度可调节式，另外耦合杆斜向跨越中间轴占用了较多的安装空间。为了克服现有副构架形式的转向架径向机构存在的问题，有必要对货车和机车转向架的通用径向机构开展研究。
发明内容
本发明目的是提供一种径向转向架机构，它能有效地解决现有副构架形式的转向架径向机构存在的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种径向转向架机构，包括前轴轮对和后轴轮对通过二系弹簧支撑的构架，前轴轮对的左、右两端分别设有左前轴箱、右前轴箱，后轴轮对的左、右两端分别设有左后轴箱、右后轴箱，前横梁的左、右两端分别设有左前拉杆、右前拉杆，后横梁的左、右两端分别设有左后拉杆、右后拉杆，前横梁与后横梁之间设有的耦合杆；左前拉杆的一端与左前轴箱铰接，另一端与前横梁的左端铰接，右前拉杆的一端与右前轴箱铰接，另一端与前横梁的右端铰接，左后拉杆的一端与左后轴箱铰接，另一端与后横梁的左端铰接，右后拉杆的一端与右后轴箱铰接，另一端与后横梁的右端铰接。耦合杆的两端分别与前横梁和后横梁的中部铰接。前横梁和后横梁通过“┓”形构件与构架固定，它们的连接点为前左后右设置，反之亦然。“┓”形构件的垂直端与前横梁上的第一铰接点铰接，“┓”形构件的水平端与构架的左纵向梁的内侧固结，“┓”形构件的垂直端与后横梁上的第二铰接点铰接，“┓”形构件的水平端与构架的右纵向梁的内侧固结。
所述耦合杆与前横梁和后横梁之间的水平投影为“工”字形。
所述第一铰接点位于前横梁的中心偏左的上表面，第二铰接点位于后横梁的中心偏右的上表面。
所述左前拉杆、右前拉杆、左后拉杆、右后拉杆的长度相等，所述前横梁和后横梁的长度相等。
本发明的工作原理是，当前轴轮对向左偏转时，带动前横梁做平行运动，由于构架上的第一铰接点与第二铰接点的非对称结构的偏心距离在耦合杆作用下产生相反运动，使后横梁朝反方向运动，带动后轴轮对向右偏转。故转向架通过曲线时，轮轨间的蠕滑导向力矩使前轴的轮对取得径向位置，左前拉杆和右前拉杆带动前横梁偏转一定角度，前横梁通过耦合杆带动后横梁做相同角度的偏转，后横梁通过左后拉杆、右后拉杆带动后轴的轮对偏转，偏转角度与前轴轮对转向相反、大小相等，从而使转向架后轴轮对与转向架前轴轮对在通过曲线时呈“八”字型。在转向架通过曲线时，各轮对趋向于径向位置，有利于减小轮缘与钢轨之间的冲角，从而降低轮缘的磨耗，改善曲线上机车车辆的粘着性。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：与现有转向架相比较，本发明转向架的机构采用非对称布局，使得结构大大简化、力学性能更加可靠，当转向架前、后轮对通过曲线的时，可有效使轮对趋于径向位置，增加曲线上的粘着利用率，同时减小轮轨磨损。
本发明的耦合杆以固定直杆代替可调斜杆，可以从前横梁、后横梁之间的空隙穿越，降低了设计制造、安装难度，同时改善了转向架曲线通过性能和横向稳定性。
与HTCR转向架相比较，经SIMPACK动力学软件分析、验证可知，本发明与HTCR径向转向架动力学性能不相上下。
调整本发明所述的第一铰接点、第二铰接点之间的间距可获得稍好的动力学性能，可以使货车转向架和机车转向架两者均可通用。
附图说明
图1为本发明工作原理图；
图2为本发明在曲线区段运动示意图。
图3为本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述：
一种径向转向架机构，包括前轴12轮对和后轴13轮对通过二系弹簧支撑的构架14，前轴12轮对的左、右两端分别设有左前轴箱5、右前轴箱7，后轴13轮对的左、右两端分别设有左后轴箱9、右后轴箱11，前横梁1的左、右两端分别设有左前拉杆4、右前拉杆6，后横梁3的左、右两端分别设有左后拉杆8、右后拉杆10，前横梁1与后横梁3之间设有的耦合杆2；左前拉杆4的一端与左前轴箱5铰接，另一端与前横梁1的左端铰接，右前拉杆6的一端与右前轴箱7铰接，另一端与前横梁1的右端铰接，左后拉杆8的一端与左后轴箱9铰接，另一端与后横梁3的左端铰接，右后拉杆10的一端与右后轴箱9铰接，另一端与后横梁3的右端铰接。耦合杆2的两端分别与前横梁1和后横梁3的中部铰接。前横梁1和后横梁3通过“┓”形构件与构架14固定，它们的连接点为前左后右设置，反之亦然。“┓”形构件的垂直端与前横梁1上的第一铰接点15铰接，“┓”形构件的水平端与构架14的左纵向梁的内侧固结，“┓”形构件的垂直端与后横梁3上的第二铰接点16铰接，“┓”形构件的水平端与构架14的右纵向梁的内侧固结。
所述耦合杆2与前横梁1和后横梁3之间的水平投影为“工”字形。
所述第一铰接点15位于前横梁1的中心偏左的上表面，第二铰接点16位于后横梁3的中心偏右的上表面。
所述左前拉杆4、右前拉杆6、左后拉杆8、右后拉杆10的长度相等，所述前横梁1和后横梁3的长度相等。
耦合杆2位于第一铰接点15、第二铰接点16之间，耦合杆2一端铰接在前横梁1上、另一端铰接在后横梁3上。
转向架通过曲线时，轮轨间的蠕滑导向力矩使前轴12轮对取得径向位置，左前拉杆4和右前拉杆6带动前横梁1偏转一定角度，前横梁1通过耦合杆2带动后横梁3做相同角度的偏转，后横梁3通过左后拉杆8、右后拉杆10带动后轴13轮对偏转，偏转角度与前轴12轮对偏向相反、大小相等，从而使转向架后轴13轮对与转向架前轴12轮对在通过曲线时呈“八”字型。通过左曲线时转向架后轴13轮对与转向架前轴12轮对形成左“八”字型，而通过右曲线时则形成右“八”字型，左“八”字与右“八”字互为镜像。在转向架通过曲线时，各轮对趋向于径向位置，有利于减小轮缘与钢轨之间的冲角，从而降低轮缘的磨耗，改善曲线上机车车辆的粘着性。

Claims (3)

1.一种径向转向架机构，包括前轴(12)轮对和后轴(13)轮对通过二系弹簧支撑的构架(14)，前轴(12)轮对的左、右两端分别设有左前轴箱(5)、右前轴箱(7)，后轴(13)轮对的左、右两端分别设有左后轴箱(9)、右后轴箱(11)，前横梁(1)的左、右两端分别设有左前拉杆(4)、右前拉杆(6)，后横梁(3)的左、右两端分别设有左后拉杆(8)、右后拉杆(10)，前横梁(1)与后横梁(3)之间设有的耦合杆(2)；左前拉杆(4)的一端与左前轴箱(5)铰接，另一端与前横梁(1)的左端铰接，右前拉杆(6)的一端与右前轴箱(7)铰接，另一端与前横梁(1)的右端铰接，左后拉杆(8)的一端与左后轴箱(9)铰接，另一端与后横梁(3)的左端铰接，右后拉杆(10)的一端与右后轴箱(11)铰接，另一端与后横梁(3)的右端铰接，其特征在于：耦合杆(2)的两端分别与前横梁(1)和后横梁(3)的中部铰接；前横梁(1)和后横梁(3)通过“┓”形构件与构架(14)固定，它们的连接点为前左后右设置，反之亦然；“┓”形构件的垂直端与前横梁(1)上的第一铰接点(15)铰接，“┓”形构件的水平端与构架(14)的左纵向梁的内侧固结，“┓”形构件的垂直端与后横梁(3)上的第二铰接点(16)铰接，“┓”形构件的水平端与构架(14)的右纵向梁的内侧固结。
2.根据权利要求1所述一种径向转向架机构，其特征在于：所述耦合杆(2)与前横梁(1)和后横梁(3)之间的水平投影为“工”字形。
3.根据权利要求1所述的一种径向转向架机构，其特征在于：所述第一铰接点(15)位于前横梁(1)的中心偏左的上表面，第二铰接点(16)位于后横梁(3)的中心偏右的上表面。
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