CN106218659A - 转向架及具有其的轨道车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种转向架及具有其的轨道车辆，其中，转向架包括：载荷传递结构；架体，具有用于容纳载荷传递结构的容纳缺口部；弹性定位结构，沿纵向方向设置在载荷传递结构和容纳缺口部的侧壁之间，弹性定位结构包括壳体以及沿纵向方向依次设置在壳体的内腔中的第一分隔部和第二分隔部，第一分隔部和第二分隔部将内腔分隔为第一腔室、第二腔室以及第三腔室，第一腔室和第二腔室内充满减震流体，第一分隔部上具有用于连通第一腔室和第二腔室的阻尼孔，第二分隔部具有弹性，壳体对应第一腔室的至少部分周向侧壁形成环状变形部。本发明的技术方案能够有效地解决现有技术中的兼顾直线运行性能和曲线通过性能的转向架结构复杂、自重大的问题。

Description

转向架及具有其的轨道车辆

技术领域

本发明涉及转向架技术领域，具体而言，涉及一种转向架及具有其的轨道车辆。

背景技术

直线运行性能和曲线通过性能一直是铁路车辆运行过程中的一个矛盾点。具体地，在直线运行时，一般需要较大的轮对定位刚度，以抑制轮对的蛇行振动；而在曲线通过时，又需要较小的轮对定位刚度，充分利用蠕滑力进行导向，降低轮轨磨耗，减小维修成本。

目前，国内、外铁路车辆采用的转向架主要为三大件式转向架和构架式转向架。其中，在三大件式转向架中，长期运行性能较好的主要有交叉支撑、摆式和径向转向架。在上述类型的转向架中，构架式、交叉支撑和摆式转向架轮对定位刚度比较大，曲线通过性能较差。

为了兼顾了直线运行性能和曲线通过性能，现有技术中存在一种自导向径向转向架。如图1所示，该自导向径向转向架主要包括轮对1、承载鞍2、径向臂3、连接杆4和连接销5。具体地，一个轮对1的两端设置有两个承载鞍2，上述两个承载鞍2通过刚度很大的径向臂3连接在一起，两个轮对1上的两个径向臂3再通过连接杆4和连接销5连接在一起。

上述自导向径向转向架使用时，一方面，在承载鞍2与侧架间设置纵、横向定位刚度较小的弹性件(其中纵向为车辆前进方向、横向为沿车轴方向)，降低轮对与侧架间相互作用，曲线通过时发挥蠕滑力导向作用。另一方面，由于径向臂3的刚度很大，两个径向臂3通过连接杆4和连接销5连接。当前侧的轮对1横移时，会迫使后侧的轮对1向相同方向横移，两个轮对1会产生同向摇头，而上述通过连接杆4连接的径向臂3会使两个轮对1产生反向摇头，因此可以提高车辆稳定性。而在曲线通过时，前侧的轮对1相对平衡位置的横移量总会大于后侧的轮对1，产生较大的蠕滑力矩，以此克服后侧的轮对1造成的影响。

上述自导向径向转向架虽然能够兼顾直线运行性能和曲线通过性能，但是该转向架存在如下缺点：

1、自导向径向转向架的导向机构(径向臂3、连接杆4的结构)自重大，而且属于簧下重量，增大了轮轨间作用力，易对钢轨产生不利影响；

2、自导向径向转向架的结构复杂，各部件间连接部位的磨耗较大，长期运行结构的作用会大幅损失；

3、后侧轮对对前侧轮对的曲线通过性能有不利影响；

4、结构受空间影响大，径向臂设计难度大、工艺性差。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种转向架及具有其的轨道车辆，以解决现有技术中的兼顾直线运行性能和曲线通过性能的转向架结构复杂、自重大的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种转向架，包括：载荷传递结构，设置在车轴的轴承上；架体，具有用于容纳载荷传递结构的容纳缺口部；弹性定位结构，沿纵向方向设置在载荷传递结构和容纳缺口部的侧壁之间，弹性定位结构包括壳体以及沿纵向方向依次设置在壳体的内腔中的第一分隔部和第二分隔部，第一分隔部和第二分隔部将内腔分隔为第一腔室、第二腔室以及第三腔室，第一腔室和第二腔室内充满减震流体，第一分隔部上具有用于连通第一腔室和第二腔室的阻尼孔，第二分隔部具有弹性，壳体对应第一腔室的至少部分周向侧壁形成环状变形部。

进一步地，阻尼孔为多个。

进一步地，壳体对应第三腔室的腔壁上设置有排气孔。

进一步地，弹性定位结构的壳体与载荷传递结构相连接。

进一步地，弹性定位结构的壳体与容纳缺口部的侧壁相连接。

进一步地，载荷传递结构包括设置在轴承上的承载鞍，架体包括设置在轴承的外侧的侧架。

进一步地，弹性定位结构为两个，两个弹性定位结构相对于车轴的轴向方向对称设置。

进一步地，转向架还包括设置在载荷传递结构和容纳缺口部的侧壁之间的弹性隔离件。

进一步地，弹性隔离件位于载荷传递结构的顶面上。

根据本发明的另一方面，提供了一种轨道车辆，包括转向架，转向架为上述的转向架。

应用本发明的技术方案，在载荷传递结构和架体的容纳缺口部的侧壁之间设置弹性定位结构，并且弹性定位结构沿纵向方向设置。弹性定位结构的壳体内的第一腔室和第二腔室内充满减震流体，该减震流体具有粘性。当轨道车辆沿直线高速运行时，轮对蛇行振动频率较高，轴承上的载荷传递结构与架体之间产生相对移动，并对弹性定位结构进行挤压。由于轮对蛇行振动频率较高，弹性定位结构被挤压的频率和速度较高，此时，环状变形部开始变形，第一腔室内的减震流体被挤压，并以较高的流速穿过第一分隔部上的阻尼孔流向第二腔室。由于减震流体具有粘性，当减震流体流过阻尼孔时，阻尼孔对减震流体产生阻尼力，并且该阻尼力与减震流体的流速成正比。因此，当减震流体以较高的流速流过阻尼孔时，阻尼孔会对减震流体产生很大的阻尼力，使得环状变形部很难变形，从而使弹性定位结构沿纵向方向很难压缩，进而使转向架具有较大的轮对纵向定位刚度，提高车辆直线运行稳定性。当轨道车辆通过曲线时，轨道车辆运行速度低，此时，减震流体的流速较低，减震流体流过阻尼孔时阻尼孔对减震流体产生的阻尼力较小，使得环状变形部容易变形，从而使转向架具有较小的轮对纵向定位刚度，充分发挥轮对的蠕滑力作用，起到轮对自导向的作用。

此外，上述转向架的结构简单，利用减震流体以不同速度通过阻尼孔会产生不同大小的阻尼力的特性，获得不同的轮对纵向定位刚度，轮对纵向定位刚度变化更理想。对应前侧轮对和后侧轮对的弹性定位结构可以独立设置，在轨道车辆通过曲线时，后侧轮对不会对前侧轮对产生不利影响。同时，上述结构不会增加簧下重量，无磨耗部位，作用效果不会衰减。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了现有技术的自导向径向转向架的结构示意图；

图2示出了根据本发明的转向架的实施例的结构示意图；以及

图3示出了图2的转向架的弹性定位结构的剖视示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、轮对；2、承载鞍；3、径向臂；4、连接杆；5、连接销；10、承载鞍；20、轴承；30、侧架；31、容纳缺口部；40、弹性定位结构；41、壳体；411、环状变形部；412、排气孔；42、第一分隔部；421、阻尼孔；43、第二分隔部；44、第一腔室；45、第二腔室；46、第三腔室；50、弹性隔离件。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图2和图3所示，本实施例的转向架包括载荷传递结构、架体以及弹性定位结构40。在本实施例中，载荷传递结构为设置在车轴的轴承20上的承载鞍10，架体为设置在轴承20的外侧的侧架30。侧架30具有用于容纳承载鞍10的容纳缺口部31。弹性定位结构40沿纵向方向设置在承载鞍10和容纳缺口部31的侧壁之间。

弹性定位结构40包括壳体41以及沿纵向方向依次设置在壳体41的内腔中的第一分隔部42和第二分隔部43。第一分隔部42和第二分隔部43将上述内腔分隔为第一腔室44、第二腔室45以及第三腔室46。第一腔室44和第二腔室45内充满减震流体。第一分隔部42上具有用于连通第一腔室44和第二腔室45的阻尼孔421。第二分隔部43具有弹性。壳体41对应第一腔室44的周向侧壁形成环状变形部411。

应用本实施例的转向架，在承载鞍10和侧架30的容纳缺口部31的侧壁之间设置弹性定位结构40，并且弹性定位结构40沿纵向方向设置。弹性定位结构40的壳体41内的第一腔室44和第二腔室45内充满减震流体，该减震流体具有粘性。

当轨道车辆沿直线高速运行时，轮对蛇行振动频率较高，轴承20上的承载鞍10与侧架30之间产生相对移动，并对弹性定位结构40进行挤压。由于轮对蛇行振动频率较高，弹性定位结构40被挤压的频率和速度较高，此时，环状变形部411开始变形，第一腔室44内的减震流体被挤压，并以较高的流速穿过第一分隔部42上的阻尼孔421流向第二腔室45。由于减震流体具有粘性，当减震流体流过阻尼孔421时，阻尼孔421对减震流体产生阻尼力，并且该阻尼力与减震流体的流速成正比。因此，当减震流体以较高的流速流过阻尼孔421时，阻尼孔421会对减震流体产生很大的阻尼力，使得环状变形部411很难变形，从而使弹性定位结构40沿纵向方向很难压缩，进而使转向架具有较大的轮对纵向定位刚度，提高车辆直线运行稳定性。当轨道车辆通过曲线时，轨道车辆运行速度低，此时，减震流体的流速较低，减震流体流过阻尼孔421时阻尼孔421对减震流体产生的阻尼力较小，使得环状变形部411容易变形，从而使转向架具有较小的轮对纵向定位刚度，充分发挥轮对的蠕滑力作用，起到轮对自导向的作用。

此外，上述转向架的结构简单，利用减震流体以不同速度通过阻尼孔421会产生不同大小的阻尼力的特性，获得不同的轮对纵向定位刚度，轮对纵向定位刚度变化更理想。对应前侧轮对和后侧轮对的弹性定位结构40可以独立设置，在轨道车辆通过曲线时，后侧轮对不会对前侧轮对产生不利影响。同时，上述结构不会增加簧下重量，无磨耗部位，作用效果不会衰减。

需要说明的是，本实施例的转向架是三大件式的转向架，其包括两个侧架30和一个摇枕，车轴的轴承20上设置有承载鞍10，弹性定位结构40沿纵向方向设置在承载鞍10和侧架30的容纳缺口部31的侧壁之间。当然，转向架的形式和载荷传递结构、架体的结构不限于此，在其他实施方式中，转向架可以为构架式转向架，载荷传递结构为设置在车轴的轴承上的轴箱，架体为构架，该构架上具有用于容纳轴箱的容纳缺口部，弹性定位结构沿纵向方向设置在轴箱和容纳缺口部的侧壁之间。由于构架式转向架的构架为焊接的一体结构，弹性定位结构设置在轴箱和构架之间效果会更好。

如图3所示，在本实施例的转向架中，弹性定位结构40的壳体41包括相互扣合的第一壳体和第二壳体。第一分隔部42为分隔板，该分隔板连接在上述第一壳体和第二壳体之间。第二分隔部43为弹性分隔膜，该弹性分隔膜的周向边缘连接在第二壳体的内壁上，并且弹性分隔膜的周向边缘与第二壳体的连接处靠近分隔板。第一腔室44形成在第一壳体内，第二腔室45和第三腔室46形成在第二壳体内。上述弹性分隔膜使第二腔室45的内部空间可变，从而使第一腔室44内的减震流体顺利地流入第二腔室45中。

在本实施例的转向架中，第一壳体的顶壁为金属材质，第一壳体的周向侧壁为橡胶材质，从而使第一壳体的周向侧壁形成环状变形部411。第二壳体均为金属材质。金属材质的第一壳体的顶壁和第二壳体的顶壁具有耐磨性能，能够更好地与侧架30和承载鞍10配合。需要说明的是，减震流体应为不与橡胶发生反应不会对其产生影响的粘性流体，例如，减震流体可以为减震液。在本实施例中，弹性定位结构40处于静态时具有较小的静态横向和纵向刚度，其静态纵、横向刚度在0.1至5MN/m间。

需要说明的是，弹性定位结构40的结构不限于此，在其他实施方式中，弹性定位结构的壳体可以为一体结构，或者，第二壳体可以为金属橡胶组合件。环状变形部411的结构也不限于此，在其他实施方式中，环状变形部可以由第一壳体的部分周向侧壁形成。

如图3所示，在本实施例的转向架中，阻尼孔421为多个。壳体41的第二壳体的腔壁上设置有排气孔412。上述排气孔412可以起到排气的作用，从而使第一腔室44内的减震流体顺利地流入第二腔室45中。

如图2和图3所示，在本实施例的转向架中，弹性定位结构40的壳体41的第一壳体的端面与承载鞍10连接，壳体41的第二壳体的端面与侧架30的容纳缺口部31的侧壁连接。上述结构可以使弹性定位结构40具有双方向阻尼的效果，具体地，承载鞍10和侧架30挤压弹性定位结构40的过程与上述相同，不再赘述。当承载鞍10和侧架30向相互远离的方向运动时，承载鞍10和侧架30拉伸弹性定位结构40，第二腔室45内的减震流体同样可以穿过第一分隔部42上的阻尼孔421流向第一腔室44，其原理与减震流体从第一腔室44流向第二腔室45相同。

需要说明的是，弹性定位结构40的壳体41与承载鞍10、侧架30的容纳缺口部31的侧壁的设置方式不限于此，在其他实施方式中，壳体的第一壳体的端面可以与侧架的容纳缺口部的侧壁连接，壳体的第二壳体的端面可以与承载鞍连接；或者，弹性定位结构的壳体与承载鞍相接触，弹性定位结构的壳体与容纳缺口部的侧壁相连接；或者，弹性定位结构的壳体与承载鞍相连接，弹性定位结构的壳体与容纳缺口部的侧壁相接触。

如图2所示，在本实施例的转向架中，弹性定位结构40为两个。两个弹性定位结构40相对于车轴的轴向方向对称设置。转向架还包括设置在承载鞍10和容纳缺口部31的侧壁之间的弹性隔离件50。在本实施例中，弹性隔离件50为一个，该弹性隔离件50位于承载鞍10的顶面上。上述弹性隔离件50为橡胶材质，其可以减小承载鞍10和侧架30之间的相互影响。当然，弹性隔离件50的数量和设置位置不限于此，在图中未示出的其他实施方式中，弹性隔离件可以为多个；或者，弹性隔离件可以设置在承载鞍10的侧面上。此外，弹性隔离件50的材质也不限于此，在其他实施方式中，弹性隔离件可以为橡胶与金属组合件或钢制弹性件。

本申请还提供了一种轨道车辆(图中未示出)，根据本申请的轨道车辆的实施例包括转向架，转向架为上述的转向架。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种转向架，其特征在于，包括：

载荷传递结构，设置在车轴的轴承(20)上；

架体，具有用于容纳所述载荷传递结构的容纳缺口部(31)；

弹性定位结构(40)，沿纵向方向设置在所述载荷传递结构和所述容纳缺口部(31)的侧壁之间，所述弹性定位结构(40)包括壳体(41)以及沿所述纵向方向依次设置在所述壳体(41)的内腔中的第一分隔部(42)和第二分隔部(43)，所述第一分隔部(42)和所述第二分隔部(43)将所述内腔分隔为第一腔室(44)、第二腔室(45)以及第三腔室(46)，所述第一腔室(44)和所述第二腔室(45)内充满减震流体，所述第一分隔部(42)上具有用于连通所述第一腔室(44)和第二腔室(45)的阻尼孔(421)，所述第二分隔部(43)具有弹性，所述壳体(41)对应所述第一腔室(44)的至少部分周向侧壁形成环状变形部(411)。

2.根据权利要求1所述的转向架，其特征在于，所述阻尼孔(421)为多个。

3.根据权利要求1所述的转向架，其特征在于，所述壳体(41)对应所述第三腔室(46)的腔壁上设置有排气孔(412)。

4.根据权利要求1所述的转向架，其特征在于，所述弹性定位结构(40)的所述壳体(41)与所述载荷传递结构相连接。

5.根据权利要求1所述的转向架，其特征在于，所述弹性定位结构(40)的所述壳体(41)与所述容纳缺口部(31)的侧壁相连接。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的转向架，其特征在于，所述载荷传递结构包括设置在所述轴承(20)上的承载鞍(10)，所述架体包括设置在所述轴承(20)的外侧的侧架(30)。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的转向架，其特征在于，所述弹性定位结构(40)为两个，两个所述弹性定位结构(40)相对于所述车轴的轴向方向对称设置。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的转向架，其特征在于，所述转向架还包括设置在所述载荷传递结构和所述容纳缺口部(31)的侧壁之间的弹性隔离件(50)。

9.根据权利要求8所述的转向架，其特征在于，所述弹性隔离件(50)位于所述载荷传递结构的顶面上。

10.一种轨道车辆，包括转向架，其特征在于，所述转向架为权利要求1至9中任一项所述的转向架。