CN105705400A - 用于轨道车辆的转向架 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于轨道车辆的三轴转向架(101)，在一个转向架的转向架框架(110)中具有三个轮对，其中在各轮对中，轴箱(115)通过轴弹簧(116)被转向架框架支撑，所述转向架框架具有这样的结构：用于支撑重量可变的车身(180)，并且无论车身重量是否变化都将各轮对上的轴负载的偏差维持在预设值或者更小，并且在该结构中，位于三轴的两端的各轮对(121、123)中的两端轴弹簧(116a、116c)的弹簧常数被设置成比位于中间的轮对(122)的中间轴弹簧(116b)的弹簧常数更大。

Description

用于轨道车辆的转向架

技术领域

本申请涉及一种用于轨道车辆的转向架，并且更具体地涉及一种用于轨道车辆的三轴转向架。

背景技术

例如，在机车等中使用一个转向架中具有三个轮对的三轴转向架。与二轴转向架相同地在该三轴转向架中，每个轮对的轴箱通过轴弹簧被转向架框架的侧框架支撑着以能够在竖直方向上移动，从而机车等的车身负载等通过转向架框架、各轴弹簧以及个轮对分散在轨道上。这里，在各个对轮上使用的所有的轴弹簧均相同。由于以下原因，在这些三个轮对上的各个轴负载需要相同。

在机车中，各个轮对基本上被相同的牵引力矩驱动，因此，如果在三个轮对上的各个轴负载不均匀，则具有较小的轴负载的轮会因为对轨道的附着力较小而产生车轮打滑。该车轮打滑会导致机车的牵引力降低，以及车轮踏面和轨道表面的损伤。

而且，即使是没有装备电动马达的轨道转向架，在具有根据施加在货运车辆的转向架上的重量来调整制动力的制动力控制的货运车辆中也会出现类似问题。也就是说，如果三个轮对上的轴负载不均等，则在制动控制时具有较小的轴负载的轮对会因为对轨道的附着力较小而打滑。其结果是，导致了车轮踏面和轨道表面的损伤。

如图5所示，导致上述问题的轴负载的不均因下述原因而产生：在三轴转向架中，施加在转向架框架10的中央部分的车身负载F导致转向架框架挠曲成凹形。该挠曲的结果是，三个轮对的中间轮对2上的轴负载r2变得比两端的各轮对1、3上的轴负载r1更大。

作为上述问题的一个解决方法，提供了这样的技术：在位于三轴转向架的两端的各轮对中的各轴箱和各轴弹簧之间插入衬垫，以使分别施加给三个轮对的轴弹簧上的负载均衡。

而且，还存在这样的技术：在中间轮对的轴箱和两端的轮对的轴箱之间分别设置均衡横梁。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本实开昭51-93511号公报

专利文献2：日本特开昭59-100051号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，在上述的通过插入衬垫使三个轮对的轴弹簧被施加的负载均等的技术中，当作用在三轴转向架上的车身负载改变时，如参照附图5所描述的转向架框架的挠曲量改变，并且因此，在各轴弹簧上施加的负载变化并且变得不均等。因此，存在每当车身负载变化时均需要调整衬垫的问题。

在另一方面，在设置均衡横梁的技术中，即使当作用在三轴转向架上的车身负载变化，也能够使各轴弹簧上施加的负载均等。但是，由于需要新设置均衡衡量，存在三轴转向架的结构复杂化并且部件和重量增加、成本增加的问题。

本发明意在解决上述问题，目的是提供一种用于轨道车辆的转向架，其中无论车身负载是否变化，各轴弹簧上施加的负载也均等，并且与现有技术相比转向架结构的复杂度降低。

解决技术问题的手段

为了实现上述目的，本发明如下构造：

即，本发明的一个方面的用于轨道车辆的转向架，在一个转向架的转向架框架中具有至少三个轮对，其中在各轮对中轴箱通过轴弹簧被转向架框架支撑。

该转向架被构造成，两端轴弹簧的弹簧常数被设置成比中间轴弹簧的弹簧常数更大，所述两端轴弹簧是分别位于所述至少三个轮对的两端的轮对中的轴弹簧，所述中间轴弹簧是除两端的轮对以外的至少一个轮对的轴弹簧。

上述用于轨道车辆的转向架，将位于至少三个轮对的两端的各轮对中的轴弹簧的弹簧常数设置成比中间轮对中的弹簧常数大，无论车身负载是否变化均能够使各轴弹簧被施加的负载均等。另外，使用了具有不同的弹簧常数的轴弹簧的结构可防止至少三轴的转向架的结构复杂化。

而且，即使在重量可变化的车身被用于轨道车辆的转向架支撑的结构中，如上设置弹簧常数，无论车身重量是否变化都能够将轮对上的轴负载的偏差维持在预设的值或者更低。

发明的效果

根据本发明的一个方面的用于轨道车辆的转向架，可提供一种无论车身负载是否变化各轴弹簧上被施加的负载都均等，并且转向架的复杂度比现有技术低的用于轨道车辆的转向架。

附图说明

图1是用于分析实施方式中的用于轨道车辆的转向架的模型图。

图2是与图1的模型图对应的负载分布图。

图3是实施方式中的用于轨道车辆的转向架的侧视图。

图4是图3所示的用于轨道车辆的转向架的俯视图。

图5是示出以往的三轴转向架中的负载分布的模型图。

具体实施方式

以下，将参照附图，对作为实施方式的用于轨道车辆的转向架进行描述。在各附图中，相同或相似的部件用相同的符号表示。而且，为了避免下文的说明书冗长并促进本领域技术人员的理解，将省略对已熟知事项的详细描述以及实质上相同结构的重复说明。另外，下文的说明书和附图的内容不意在对权利要求的主题进行限制。

图3示出了本实施方式中的一个用于轨道车辆的转向架(下文中，简称为“转向架”)101。该转向架101具有三个轮对121、122、123，并且在各轮对121、122、123中，轴箱115通过均由螺旋弹簧制成的轴弹簧116被转向架框架110的侧框架支撑着以能够竖直地移动。而且，转向架101的转向架框架110是通过焊接钢板来制造的。作为一示例，在电动机车中使用上述转向架101，并且轮对121、122、123均具有电动马达125以被单独驱动。在一个电动机车中，沿着车辆长度方向192设置两个转向架101，并且在各转向架101的转向架框架110中，电动机车的车身180的负载通过由接近中间轮对122的螺旋弹簧制成的第二弹簧130作用在转向架的侧框架上。

在另一方面，对于上述电动机车，可采用车身重量根据电动机车行进的轨道段的轨道强度而变化的结构。因此，转向架101需要与上述的车身重量变化对应。进一步，可对于转向架101应用设计规格，该设计规格限定无论车身重量是否变化，轮对121、122、123中的轴负载的偏差均不超过预定的值，例如不超过1％。

本实施方式的转向架101具有符合上述条件的结构。具体地，在转向架101中，调整轮对121、122、123中的各个轴弹簧116的弹簧常数，以使轴负载的偏差不超过预设值，即，轮对121、122、123上的轴负载均匀或几乎均匀，即使车身重量改变时也是如此。

以下将参照图1和图2对该调整进行说明。

图1是用于分析转向架101以设定轴弹簧116的弹簧常数的模型图，其中有这样的结构模型：在所有的轮对121、122、123中，轴弹簧116均设置在各轴箱115和转向架框架110之间。这里，用于轮对121、122、123的轴弹簧116分别标记为轴弹簧116a、轴弹簧116b和轴弹簧116c。

在本实施方式中，位于三个轮对的两端的轮对121、123中的轴弹簧116a、轴弹簧116c的弹簧常数k2被设定为比位于三个轮对的中央的轮对122中的轴弹簧116b的弹簧常数k1更大。下文中，可将轴弹簧116a、116c称作两端轴弹簧116a、116c，并且可将轴弹簧116b称作中间轴弹簧116b。

下面将参照图2对各轴弹簧116的弹簧常数的调整进行描述。

图2是与图1的模型对应的负载分布图。这里，符号3f表示施加在转向架101上的负载，包括转向架框架110自身的重量。两个符号R1表示施加在位于三轴转向架101的两端的各轮对121、123中的两端轴弹簧116a、116c上的负载，并且包括负载R1和例如轮对重量等簧下质量的负载与轮对121、123的各轴负载对应。符号R2表示作用在位于三轴转向架101的中间的轮对122中的中间弹簧116b上的负载。符号k1表示轮对122中的中间轴弹簧116b的弹簧常数。两个符号k2分别表示轮对121、123中的两端轴弹簧116a、116c的弹簧常数。

这里，转向架框架110简化为其侧框架，并且车身负载作用在侧框架的中央，即，作用在位于中间的轮对122上方。此时，侧框架以偏移量δ弯曲。侧框架中，各两端轴弹簧116a、116c的位置相对于支撑车身负载的位置挠曲的侧框架的弹簧常数，即具有弹簧作用的侧框架的弹簧常数标记为kt。

如上所述，通过考虑到在转向架框架110、上述模型中的侧框架因为车身负载而弯曲，结果证明优选将位于三个轮对的两端的轮对121、123中的两端轴弹簧116a、116c的弹簧常数优选设置成增大与侧边框具有的弹簧作用(即侧框架的上述挠曲)中的弹簧刚度相对应的值。也就是说，将两端的轮对121、123中的两端轴弹簧116a、116c的弹簧常数设置成比中间的轮对122中的中间轴弹簧116b的弹簧常数更大。

换言之，也可以说两端的轮对121、123中的两端轴弹簧116a、116c的弹簧常数与中间轮对122中的中间轴弹簧116b的弹簧常数之间的差是根据转向架框架110的弹簧刚度来设定的，并且更具体地，也可以说根据下述条件[1]，随着转向架框架110的弹簧刚度的降低，差以指数方式增加。

如上所述设置k2＞k1可使得转向架框架110和轴弹簧116的组合弹簧常数在两端的轮对121、123的位置和在中间的轮对122的位置处统一。其结果是，即使车身负载改变，轮对121-123的各轴弹簧116a-116c也可具有均匀的施加于轴弹簧的负载，并且可以使轮对121-123上的轴负载均等。

参照图2的模型，以下将提及这种条件：无论车身负载是否变化，分别作用在两端的轮对121、123中的两端轴弹簧116a、116c上的负载R1与作用在中间的轮对122中的中间轴弹簧116b上的负载R2相等。在该情况下，相关的弹簧常数k1、k2和kt仅需要满足以下条件[1]。换言之，通过设置各弹簧常数k1、k2和kt满足以下条件[1]，可以满足轮对121、122、123之间的轴负载的偏差不超过预设值，例如不超过1％的规格。

1/k1＝1/k2+1/kt

因此，仅需要满足以下关系：

k2＝1/((1/k1)-(1/kt))[1]

作为满足上述条件[1]的示例，可以考虑k1＝874N/mm并且kt＝20976N/mm时，k2＝912N/mm。

如上所述，根据本实施方式的转向架101，通过将两端的轮对121、123的两端轴弹簧116a、116c的弹簧常数设置成大于中间的轮对122中的中间轴弹簧116b的弹簧常数，并且此时使各弹簧常数k1、k2和kt满足上述条件[1]，甚至在车身负载变化时，轮对121-123中的轴负载也能够相等。

其结果是，即使在轮对121-123被相同的牵引力矩驱动时，轮对中也不会发生车轮打滑。因此，机车等的牵引性能不会下降，并且还可以防止车轮踏面和轨道表面因车轮打滑而损伤。

而且，根据本发明的转向架101，仅需使用具有不同的弹簧常数的轴弹簧即可，并且甚至在转向架101支撑的车身的重量变化时，也不需要进一步的调整工作，并且进一步地，三轴转向架的结构不必很复杂，并且还进一步地，没有产生部件增多、重量增大和成本增加的问题。

虽然如上所述在本实施方式中，将两端轴弹簧116a、116c的弹簧常数设定为具有相同的值，但是其也可不同。即，在一些车身负载施加点上，轴弹簧116a和轴弹簧116c的各弹簧常数可以不同。

虽然在上述实施方式中，作为一实施例描述了用于电动机车的三轴转向架，但是本实施方式的转向架可以应用于货运车辆。而且，本实施方式可应用于三轴或更多轴的转向架。

产业上的应用

本发明可适用于电动机车或货运车辆的三轴或更多轴的转向架。

符号说明

101：用于轨道车辆的转向架；110：转向架框架；115：轴箱；116：轴弹簧；116a、116c：两端轴弹簧；116b：中间轴弹簧；121、122、123：轮对；180：车身。

Claims (3)

1.一种用于轨道车辆的转向架，在一个转向架的转向架框架中具有至少三个轮对，其中在各轮对中，轴箱通过轴弹簧被转向架框架支撑，

所述转向架被构造成：两端轴弹簧的弹簧常数被设置成比中间轴弹簧的弹簧常数更大，所述两端轴弹簧是分别位于所述至少三个轮对的两端的轮对中的轴弹簧，所述中间轴弹簧是除两端的轮对以外的至少一个轮对的轴弹簧。

2.根据权利要求1所述的用于轨道车辆的转向架，其特征在于，根据所述转向架框架对车身负载的弹簧作用中的弹簧常数来设置所述两端轴弹簧的弹簧常数和所述中间轴弹簧的弹簧常数的差。

3.根据权利要求1所述的用于轨道车辆的转向架，其特征在于，若假设所述中间轴弹簧的弹簧常数为k1，所述两端轴弹簧的弹簧常数为k2，并且所述转向架框架对所述车身负载的弹簧作用的弹簧常数为kt，则其之间满足下述关系：

k2＝1/((1/k1)-(1/kt))。