CN107650936A - 一种应用于变轨距转向架的车轴组件 - Google Patents

Abstract

本发明属于转向架系统技术领域，具体涉及一种应用于变轨距转向架的车轴组件，包括车轴和轴承车轮一体安装座；车轴的轮座至端部位置为移动副连接部；轴承车轮一体安装座包括相互连接的轴承安装座和车轮安装座，还包括移动副接合部；移动副接合部与移动副连接部形成轴向移动副。本发明的目的在于：针对列车经过不同轨距的铁路时，存在运输效率低的问题，提供一种车轴组件，将该车轴组件应用于转向架上，使车轮相对于车轴在轴向上可调节，从而实现变换转向架的轮对轮距以适应不同轨距的铁路。开展“丝绸之路经济带”的铁路运输，必须面临铁路轨距不统一的问题。因此，开展可变轨距转向架系统的设计具有十分重要而深远的意义。

Description

一种应用于变轨距转向架的车轴组件

技术领域

本发明属于转向架系统技术领域，具体地，涉及一种应用于变轨距转向架的车轴组件。

背景技术

由于历史的原因，不同国家和地区的铁路采用了不同的轨距规格。

目前，在列车经过不同轨距规格的铁路时，有两种方案可供选择。一是转运货箱的方式，即将货箱从一种轨距规格的列车吊装至另一种轨距规格的列车上；二是更换转向架的方式，即将列车用支撑装置顶起悬空，再将一种轨距规格的转向架卸下，安装另一种轨距规格的转向架。这两种运输方式效率低下，给开展国际联运带来了诸多限制。

发明内容

本发明的目的在于：针对列车经过不同轨距的铁路时，存在运输效率低的问题，提供一种应用于变轨距转向架的车轴组件，将该车轴组件应用于转向架上，使车轮相对于车轴在轴向上可调节，从而实现变换转向架的轮对轮距以适应不同轨距的铁路。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种应用于变轨距转向架的车轴组件，包括车轴和轴承车轮一体安装座；所述车轴的轮座至端部位置为移动副连接部；所述轴承车轮一体安装座包括相互连接的轴承安装座和车轮安装座，还包括移动副接合部；所述移动副接合部与所述移动副连接部形成轴向移动副。本方案将轴承安装座和车轮安装座一体设置，车轮和轴承分别过盈安装在车轮安装座和轴承安装座上。同时，轴承安装座和车轮安装座设置在移动副接合部上，并将该轴承车轮一体安装座安装于车轴的移动副连接部上，可通过控制该轴承车轮一体安装座上的轴承在轴箱组件中的位置，得以控制车轮的移动，进而不仅实现了轨距变换时车轮的轴向移动问题。车轴组件设置有可轴向滑动的移动副连接部与移动副接合部，使轨距变换时，仅对车轮、轴承车轮一体安装座、轴承进行移动。而车轴主体与轴箱、一系悬挂等装置的位置保持不变，提高了轨距变换过程的相对稳定性及安全性。此外，轴向的移动副可往返滑动以达到不同轨距的位置，可根据具体轨距变换规格的需求，设计为两种轨距之间的变换，以及三种及三种以上轨距之间的转换，因此，该车轴组件的应用范围十分广泛。

作为优选方案，所述轴承车轮一体安装座为一筒状体，所述筒状体的中空部为所述移动副接合部，所述移动副接合部套设于所述移动副连接部上；所述筒状体的外部为所述轴承安装座和所述车轮安装座。筒状体的结构设计，使轴承安装座和车轮安装座设置在筒状体的外表面，呈一体式安装座，内部中空部即为移动副接合部，通过柱状体与筒状体相互配合连接。

作为优选方案，所述移动副接合部为棱柱状中空部；所述移动副连接部为棱柱体，且所述棱柱体的侧棱与所述车轴主体的轴向相同。移动副连接与移动副接合部可采用与车轴主体轴向相同的棱柱状相互配合，不仅可解决车轮轴向移动的问题，还解决了径向扭矩传递的问题。棱柱体具体可优选三棱柱、四棱柱、五棱柱等，但不宜选用底边数量过多的棱柱体，因易产生径向滑动而不能达到较好的径向扭矩传递功能。

作为优选方案，所述移动副接合部为圆柱状中空部；所述移动副连接部为圆柱体，且所述圆柱体的母线与所述车轴主体的轴向相同。移动副连接部与移动副接合部可采用与车轴主体轴向相同的圆柱状相互配合，解决了车轮轴向移动的问题。应用圆柱状，使车轴组件的结构稳定性更强。

作为优选方案，所述移动副接合部的侧壁设置有轴向花键；所述移动副连接部的侧壁设置有相匹配的轴向花键。轴向花键可用于传递扭矩，优选矩形花键，在机械工程领域应用广泛，其加工方便，用磨削方法可获得较高的精度，可用于载荷及空载下的移动连接。

作为优选方案，所述移动副接合部与所述移动副连接部之间为间隙配合关系。可受力被动实现轴向的相对滑动，同时配合花键能够保证扭矩的传递。

作为优选方案，所述移动副连接部、所述轴承安装座、所述车轮安装座、所述移动副接合部与所述车轴主体的轴线重合。加工须保证轴线重合精度，防止在运行时发生局部过度磨损。

作为优选方案，所述移动副连接部的内侧端部设置有凸肩。可限制移动副接合部的运动范围，避免与车轴内部设备发生干涉影响。

综上所述，由于采用了上述技术方案，相比于现有技术，本发明的有益效果是：开展“丝绸之路经济带”的铁路运输，必须面临铁路轨距不统一的问题。而解决铁路轨距规格不统一，最经济、行之有效的一种方法，是为列车配备可变轨距转向架。因此，本发明提供一种可变轨距转向架系统的设计方案，具有十分重要而深远的意义。相比于传统轨距固定的转向架，本方案使列车转向架在经过不同轨距的铁路时，转向架车轮能够相对于车轴在轴向上调节，从而实现变换转向架的轮对轮距以适应不同轨距的铁路。这种运输方式效率极高，节省作业，给开展国际联运带来了重大便利。

附图说明

图1是车轴的立体图，图2是车轴的剖面图，图3是轴承车轮一体安装座的立体图，图 4是轴承车轮一体安装座的剖面图，图5是车轴组件的立体图，图6是车轴组件的主视图。

图7是滑动件的立体图，图8是滑动件的主视图，图9是滑动件的侧视图，图10是滑动件的俯视图，图11是锁紧件的立体图，图12是锁紧件的主视图，图13是解锁件的立体图一，图14是解锁件的主视图，图15是解锁件的立体图二。

图16是轴箱组件的立体图，图17是上轴箱的立体图，图18是下轴箱的立体图一，图19是下轴箱的立体图二，图20是轴箱的剖面立体图，图21是轴箱的剖面主视图，图22是裙板的立体图一，图23是裙板的立体图二。

图24是滑动组件的剖面立体图一，图25是滑动组件的剖面立体图二，图26是锁紧组件的侧视图一，图27是锁紧组件的侧视图二，图28是锁紧组件的侧视图三，图29是锁紧组件的立体图一，图30是锁紧组件的立体图二，图31是锁紧组件的立体图三，图32是锁紧组件的立体图四，图33是锁紧组件的立体图五，图34是锁匙组件的主视图，图35是锁匙组件的立体图，图36是滑动锁匙组件的剖面立体图一，图37是滑动锁匙组件的剖面立体图二，图 38是滑动锁匙组件的剖面立体图三，图39是滑动锁匙组件的剖面立体图四，图40是滑动锁匙组件的剖面立体图五。

图41是支撑解锁轨的立体图，图42是支撑解锁轨的侧视图，图43是支撑解锁轨的A-A 剖面图，图44是轨距转换装置的立体图，图45是轨距转换装置的俯视图，图46是轨距转换装置的俯视位置关系示意图，图47是轨距转换装置的主视位置关系示意图。

图48是轮对的剖面立体图，图49是轮对的侧视图，图50是轮对的C-C剖面图一，图51是轮对的C-C剖面图二，图52是轮对的主视剖面图，图53是轮对的D-D剖面图。

附图中标记对应的部件名称为：

A-车轴组件；A1-车轴，A11-移动副连接部，A12-凸肩，A13-端帽，A14-齿轮箱安装座； A2-轴承车轮一体安装座，A21-轴承安装座，A22-车轮安装座，A23-移动副接合部，A24-轴肩， A25-止挡螺母。

B-滑动锁匙组件；B1-滑动件，B11-外侧壁，B12-内侧壁，B13-锁紧槽，B14-解锁槽，B15- 定位槽，B16-凸块，B17-端盖；B2-锁紧件，B21-锁杆，B22-锁块，B23-定位杆；B3-解锁件， B31-底架，B32-复位弹簧，B33-托盘，B34-缓冲板，B35-滚轮。

C-轴箱组件，C1-轴箱，C2-轴承，C3-裙板。

D-轨距转换装置，D1-轨枕；D2-轨道；D3-支撑轨，31-支撑台，32-支撑前段、33-支撑中段，34-支撑后段，35-挡板，36-滚轮，D31-支撑预备轨，D32-支撑持续轨；D4-解锁轨，41-解锁前段，42-解锁中段，43-解锁后段，D41-解锁预备轨，D42-解锁持续轨；D5-导向轨；D6-夹持轨，D61-夹持段，D62-喇叭口段；a-支撑段，a’-支撑缓冲段，b-解锁段，b’-解锁缓冲段，c-导向段。

F-车轮。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以CRH2型动车组转向架为例，以下实施例是基于现有CRH2型动车组转向架所做出的改进。诸如H形构架、轴箱悬挂装置、二系悬挂装置等配套设施均与现有CRH2型动车组转向架中的相应设备相同，因而不做赘述。现仅针对本发明相对于现有的CRH2型动车组转向架的改进之处，做出以下详细介绍。

实施例1

一种应用于变轨距转向架的车轴组件，如图5所示，包括车轴A1和轴承车轮一体安装座 A2；所述车轴A1的轮座至端部位置为移动副连接部A11；所述轴承车轮一体安装座A2包括相互连接的轴承安装座A21和车轮安装座A22，还包括移动副接合部A23；所述移动副接合部 A23与所述移动副连接部A11形成轴向移动副。

所述轴承车轮一体安装座A2为一筒状体，所述筒状体的中空部为所述移动副接合部A23，所述移动副接合部A23套设于所述移动副连接部A11上；所述筒状体的外部为所述轴承安装座A21和所述车轮安装座A22。所述移动副接合部A23为圆柱状中空部；所述移动副连接部 A11为圆柱体，且所述圆柱体的母线与所述车轴A1主体的轴向相同。所述移动副接合部A23 的侧壁设置有轴向花键；所述移动副连接部A11的侧壁设置有相匹配的轴向花键。所述移动副接合部A23与所述移动副连接部A11之间为间隙配合关系。所述移动副连接部A11、所述轴承安装座A21、所述车轮安装座A22、所述移动副接合部A23与所述车轴A1主体的轴线重合。所述移动副连接部A11的内侧端部设置有凸肩A12。

以下详细介绍本实施例相对于现有技术的改进部分：车轴组件A、滑动锁匙组件B、轴箱组件C，以及配套的轨距转换装置D。

车轴A1，如图1-2所示，车轴A1的轮座至端部位置为移动副连接部A11，移动副的自由度方向与车轴A1主体的轴向相同。将车轴A1两端至轮座位置镟切掉一层材料至即形成移动副连接部A11。移动副连接部A11的内侧端部加工有凸肩A12。车轴A1上加工有齿轮箱安装座A14。车轴A1为空心轴。空心轴开口的两端安装有端帽A13。原型空心车轴内径为保证车轴A1具有足够的强度，故改进后的车轴A1将空心内径设计

轴承车轮一体安装座A2，如图3-4所示，轴承车轮一体安装座A2为一筒状体，筒状体的外部为轴承安装座A21和车轮安装座A22，筒状体的中空部为移动副接合部A23，移动副接合部A23的自由度方向与车轴A1的轴向相同。轴承车轮一体安装座A2外表面廓形与原型车动力车轴廓形一致，安装轴承处的外径以CRH2型动车组转向架动力轮对为基础，保持原型车车轮轮毂孔等参数不变，车轮F无需任何修改。车轮F采用过盈方式与车轮安装座A22配合，车轮安装座A22的外侧端部加工有用于止挡车轮F的轮毂的轴肩A24,可在车轮F轴向滑动时防止松动。轴承安装座A21的外侧端部设置有用于安装止挡螺母A25的外螺纹。轴承车轮一体安装座A2外部安装有车轮F、轴承密封环、密封式双列圆锥滚子轴承C2、油封圈、端部的止挡螺母A25等。

车轴组件A，如图5-6所示，包括车轴A1和轴承车轮一体安装座A2；移动副接合部A23 套设于移动副连接部A11上，移动副接合部A23与移动副连接部A11形成轴向移动副。移动副接合部A23为圆柱状中空部；移动副连接部A11为圆柱体，且圆柱体的母线与车轴A1主体的轴向相同。移动副接合部A23的侧壁设置有轴向外凸花键；移动副连接部A11的侧壁设置有相匹配的轴向内凹花键。移动副接合部A23与移动副连接部A11之间为间隙配合关系。移动副连接部A11、轴承安装座A21、车轮安装座A22、移动副接合部A23与车轴A1主体的轴线重合。设计为车轴外带有套筒的方案，即同时设计套筒内径车轴两侧镟切位置外表面处加工有花键，套筒内壁亦设计有花键与之配合，可在保证轴向滑动的同时传递扭矩。

滑动件B1，如图7-10所示，滑动件B1为一筒状体，其外侧壁B11的侧面加工有两排锁紧槽B13，锁紧槽B13的方向垂直于轴向，安装在转向架上时为竖直状态。锁紧槽B13之间加工有解锁槽B14，解锁槽B14将相邻的两排锁紧槽B13互相联通，解锁槽B14的方向与轴向重合，解锁槽B14设置有两个。外侧壁B11的上部加工有两排定位槽B15，定位槽B15的方向垂直于轴向。外侧壁B11的上部为椭圆形，且椭圆形的长轴水平。定位槽B15的截面为半圆形或半椭圆形。外侧壁B11的两侧加工有凸块B16，凸块B16包括有互相垂直的平面。先将轴承C2的外圈套装滑动件B1，再通过圆周分布的4个M16螺栓，将端盖B17安装在滑动件B1的两端，使整个轴承C2被封装在滑动件B1内，端盖B17位于内圆部分向内凹进。

滑动件B1采用内圆外椭圆的形状，内圆用于装配轴承C2，椭圆长轴的两侧切去部分材料，形成两侧的竖平面，竖平面上设计有用于限制滑动件B1在轴箱C1中转动的凸块B16，凸块B16上开设有轴向中心间隔42.5mm的两个用于锁紧的U型槽口，即锁紧槽B13(轴向间距根据所变换轨距的要求确定)，用于标准轨距(1435mm)与宽轨(1520mm)之间的轨距变换，同时，在滑动件B1椭圆形的外表面上对应位置加工有两列凹槽，即定位槽B15，分别与锁紧槽B13在同一平面上。定位槽B15底部呈半圆形或半椭圆形。滑动件B1内侧壁B12 用于配合安装轴承外圈。外侧壁B11设计成椭圆形，端盖B17形状与滑动件B1外廓相同，端盖B17中空可用于车轴组件A的安装。

锁紧件B2，如图11-12所示，包括锁杆B21和锁块B22；锁块B22位于轴箱C1内，且连接在锁杆B21的上部，用于锁紧滑动件B1上锁紧槽B13；轴箱C1下部加工有圆孔，锁杆B21 插入圆孔，并与轴箱C1滑动连接，锁杆B21下部从轴箱C1伸出至轴箱C1外。锁紧件B2还包括定位杆B23，锁杆B21相对地设置有两个,定位杆B23的两端分别与每个锁杆B21的上端连接，形成一倒置的U形。锁块B22主要起到锁定的作用；而定位杆B23主要起到了辅助对中导向的作用，同时连接两侧锁杆B21成为一个整体。锁块B22下部的边线处设置有切角结构。锁杆B21的截面为圆形，与轴箱C1圆孔相匹配。锁杆B21的下端设置有用于安装解锁件 B3的螺孔。定位杆B23为椭圆形，椭圆形的长轴水平，与滑动件B1的外侧壁B11相匹配。定位杆B23下部的截面呈半圆形或半椭圆形，与定位槽B15相匹配。

每个锁杆B21的上部设置有至少两个锁块B22，与滑动件B1的解锁槽B14解锁时，相互配合采用分段错位解锁的方式，其解锁行程控制在30-40mm范围，当上升行程超过30mm时，锁杆B11上的两个锁块B22与滑动件B1侧面的两个解锁槽B14对位，可解锁以达到轴向移动。锁紧件B11为圆柱状，不仅方便加工，而且能与轴箱C1的圆柱孔配合可靠。

解锁件B3，如图13-15所示，包括底架B31，底架B31呈V字形。托盘B33上设置有螺孔。底架B31的两端设置有缓冲板B34，缓冲板B34为一弹性平板，且平板所在的平面水平。底架B31的底部设置有滚轮B35。滚轮B35的轮辋外侧为弹性材料。

底架B31与锁紧件B21之间通过长螺钉M8x25GB/T65-2000连接固定，底架B31底部安装有滚轮轴及滚轮B35，通过解锁轨的作用推动锁紧件B2垂直向上移动，从而与滑动件B1的锁紧槽B13中分离，并与解锁槽B14对位，进而轴向移动解锁。锁紧时则随着解锁轨高度的下降，经底架处安装的复位弹簧B23自动复位，锁紧件B2回位。

锁匙组件B2+B3，如图34-35所示，包括锁紧件B2和解锁件B3；锁紧件B2包括锁杆B21；锁杆B21与轴箱C1滑动连接，锁杆B21的上部位于轴箱C1内，下部从轴箱C1伸出至轴箱C1外；解锁件B3包括底架B31，底架B31的两端分别与锁杆B21的下端连接。

底架B31的两端设置有用于止挡复位弹簧B32的托盘B33，锁杆B21穿过复位弹簧B32 与托盘B33连接，复位弹簧B32位于轴箱C1与托盘B33之间。锁紧件B2还包括定位杆B23，定位杆B23的两端分别与锁杆B21的上端连接，形成一倒置的U形。定位杆B23进入定位槽B15形成阻挡，与复位弹簧B32相互配合，使锁紧件B2的上升和下降均收到限制。托盘B33 上和锁杆B21的下端设置有互相匹配的螺孔，两者通过螺栓连接。

锁紧组件B1+B2，如图26-33所示，包括滑动件B1和锁紧件B2；锁紧件B2的锁块B22连接于锁杆B21的上部，与滑动件B1的外侧壁B11的两排锁紧槽B13相互配合。锁杆B21与解锁槽B14互相匹配地设置有左右两个。在滑动件B1的两侧对称锁紧，强化了两侧锁紧的要点，受力均匀，锁紧时接触面积更大，锁紧效果更好。锁紧槽B13之间设置有供锁块B22通过的解锁槽B14，解锁槽B14将相邻的两排锁紧槽B13互相联通。将U型锁紧件B2从定位槽 B15中分离，便可解锁。锁块B22的宽度小于解锁槽B15的宽度。外侧壁B11的上部设置有两排定位槽B15；锁紧件B2的定位杆B23两端分别连接于两个锁杆B21的上端。不仅两侧完全锁紧，上部也辅助锁紧并对中，可保证更加均匀的承受轴向剪力，具有更高的可靠性。

定位杆B23与定位槽B15为互相匹配的椭圆形，若外部形状设计成圆形，半圆定位杆B23 顶端位置早已远离定位槽B15，而两侧的却还未分离，需经过较大的上升行程才能实现分离解锁。另一方面，锁块B22与解锁槽B14互相匹配地设置两个。由于上升空间的限制，若将锁块B22设计为一个整体，锁块B22需要上升很大行程才能分离解锁，那么，轴箱C1顶部容纳定位杆B23的圆拱形凹槽也需设计地更深，最终导致轴箱C1很厚重。轴箱C1与原型车的相比，变大更严重，其上面安装的构架车体距轨面高度都将抬升，引发一系列的不适应，需要更改的部位就会更多。因此，在锁杆B21上间隔设置多个锁块B22，逐个上升，配合多个解锁槽B14,使锁块B22的上升行程大大缩短，不致影响轴箱C1，甚至整个转向架的结构布局。

在轨距变换时，车轮F、轴承密封圈和滑动件B1整体可随着轴承车轮一体安装座A2一起轴向滑动，当到达合适的轨距位置时，通过锁紧件B2锁定滑动件B1，可以固定轴承车轮一体安装座A2及车轮F的轴向移动。具体地，图26和图29是锁紧件B2与滑动件B2互相锁紧的状态，此时，锁块B22位于锁紧槽B13内，定位杆B23位于定位槽B15内。图27和图 30是解锁状态，此时，锁块B22从锁紧槽B13脱离，并与解锁槽B14对位，定位杆B23脱离定位槽B15。图28和图31是解锁过程，此时滑动件B1与锁紧件B1可轴向相对滑动。图32 是相对滑动至另一锁紧槽B13处的状态。图33是锁紧件B2与滑动件B2重新互相锁紧的状态。

轴箱组件C，如图16-23所示，轴箱组件中，主要针对轴箱C1内壁结构及整体尺寸做出改进，且均为针对其他零件的适应性改进。此外，还在轴箱C1底部安装有用于保护解锁件B3的裙板C3。

具体地，本实施例采用转臂式轴箱的定位方式，轴箱C1采用上下分体式设计，通过螺栓固定连接，箱体外表面设计有螺栓安装座。图17是上箱体内部，图18是下箱体的上部，图 19是下箱体的下部。这样可防止因整体铸造而导致内部锁槽和圆形孔无法加工的问题。同时，分体式设计可保证锁紧件B2的正确安装，即先将锁紧件B2装入上箱体拱形槽口中，再闭合安装下箱体，使锁紧件B11穿入下箱体圆形孔中，从底部伸出与解锁件B3的底架B31通过螺钉装配。轴箱前盖的设计仅保证能在修改后的轴箱上准确安装即可，故轴箱前盖的设计需与轴箱相互配合。转臂式轴箱设计时将轴箱径向尺寸加大，轴箱C1内径设计与滑动件B1外侧壁B11一致，为椭圆形上下表面和两侧的竖平面，并在竖平面加工有凹槽，用于配合装入滑动件B1的凸块。由于整体尺寸加大，原有的一系垂向减振器座需加长设计，以防止垂向减振器筒体与轴箱发生干涉。因不会影响转臂式定位节点，故而定位节点无需修改。

如图20和21，在轴箱C1对称中心面上加工有椭圆形凹槽和圆形孔，用于安装锁紧件B2，并与滑动件B1的锁紧槽B13及定位槽B15相互配合而锁紧。拱形凹槽深35mm，由锁紧时锁紧件B2一半伸入滑动件B1定位槽，一半伸入轴箱拱形凹槽的15mm，和解锁时上升行程20mm 组成。

如图22和23，为防止运营过程中恶劣的环境因素以及石头杂物的击打，在轴箱下部安装解锁件B3的位置，设计有裙板C3，呈方框形，中间凹槽用于伸出锁紧件的滚轮，两侧平面用于轴箱承载的支撑面。为保证足够的强度和支撑整个转向架重量，裙板内框多出加工有肋板。

滑动组件B1+C1，如图24-25，包括滑动件B1和轴箱C1；滑动件B1的外侧壁B11与轴箱C1之间轴向滑动连接；且外侧壁B11上设置有用于限制外侧壁B11与轴箱C1之间相对旋转的限制部。

滑动件B1与轴箱C1为相匹配的椭圆形。滑动件B1的两侧设置有作为限制部的凸块B16，轴箱C1与凸块B16接触的侧壁为与之相匹配的凹槽。凸块B16设置有互相垂直的平面。轴箱 C1上设置有与定位槽B15相匹配的凹槽，用于容纳定位杆B23的上升行程。轴箱C1与滑动件B1之间为间隙配合。轴箱C1的下方还设置有裙板C3。

筒状体的外侧壁B11与轴箱C1之间轴向滑动连接，内侧壁B12与轴承安装座A21之间通过轴承C2轴向固定连接。轴承C2采用密封式双列圆锥滚子轴承，为高速动车组标准轴承 内圈中间有中间环，两端装有油封圈，用于油脂的密封。在滑动件B1随轴承C2过盈压装入轴承安装座A21之后，由止挡螺母A25在外侧辅助止挡，而滑动件B1另一端则通过轴承密封环补充限制其轴向移动。

轨距变换组件B1+B2+C1，如图36-40所示，包括滑动件B1、锁紧件B2和轴箱C1；滑动件B1的外侧壁B11与轴箱C1之间轴向滑动连接；锁紧件B2的锁块B22位于轴箱C1内，并与锁紧槽B13相互配合；锁杆B21与轴箱C1滑动连接，且下部伸出至轴箱C1之外；解锁件 B3的底架B31两端分别与锁杆B21的下端连接。

锁紧件B2上部的定位杆B23及锁杆B21形成的U形与轴箱C1椭圆形槽口一致，当配合滑动件B1锁紧时，定位杆B23伸入定位槽B15内，上半部分与轴箱C1拱形槽口配合，两侧锁块B22卡进锁紧槽B13，从而通过锁紧件B2承受轴向剪力，约束转臂式轴箱C1和滑动件 B1的轴向移动，进而保证相应的轨距位置不变。

在轨距变换过程中，轴箱C1在转向架系统中保持相对固定。而与之配套的滑动件B1与锁紧件B2则相对运动，以达到轨距的变换目的。具体地，图36表示锁紧状态，此时，锁块B22位于锁紧槽B13内，定位杆B23位于定位槽B15内。图37表示解锁过程，此时，锁杆B21 受解锁件B3的推动而向上运动，锁块B22从锁紧槽B13内脱离，定位杆B23从定位槽B15内脱离。图38表示轨距变换过程，此时，滑动件B1相对于轴箱C1相对滑动，直至另一锁紧槽 B13，即图39所示状态。图40是达到另一轨距位置，重新锁紧的状态。

支撑解锁轨D3D4，如图41-43所示，包括支撑轨D3，支撑轨D3的上部为支撑台31，支撑台31上还设置有解锁轨D4。支撑中段33的前端位于解锁前段41的前方。支撑中段33的后端位于解锁后段43的后方。变轨距转向架在轨距变换时，采用轴箱承载方式，变轨过程运行更稳定，因而采用轴箱承载方式。采用轴箱承载方式，相应的支撑轨和解锁轨可整体设计，即在支撑轨中间开设凹槽，作为解锁轨D4。整体由支撑支撑台31、圆柱形辊子、圆柱滚子轴承、轴箱外侧挡板35和中间解锁凹槽(解锁轨D4)等组成。其整体为一矩形状凸台，设置在轨道外侧轴箱C1下方位置，从而简化繁冗复杂的地面轨距转换装置。

支撑轨D3设置于轴箱C1的下方。支撑台31的顶面上，或者挡板35的内侧面上设置有滚轮36。采用滚动摩擦与轴箱接触，呈辊式输送机状。滚轮36采用圆柱辊子两端伸出短轴安装圆柱滚子轴承，代号32206E，尺寸d×D×B＝Φ30×Φ62×16。圆柱滚子轴承外圈固定不转，内圈转动带动滚轮自转。在圆柱形滚轮上表面高出凸台座5mm，可保证承载时仅有圆柱辊子与轴箱C1下底面接触，通过圆柱辊子的滚动使整个转向架前进。

支撑台31包括依次连接的支撑前段32、支撑中段33和支撑后段34，支撑前段32为上升面，支撑中段33为平直面，支撑后段34为下降面。支撑轨D3的作用是使列车转向架在进入地面轨距转换装置时，首先转换承载模式，通过将车轮承载的重量转换到轴箱C1上，即轴箱承载模式，将车轮F悬空卸载。故在支撑轨D3的设计中，为保证轴箱C1能顺利的滑上支撑台31，在其两端起始位置加工成倾斜状，可使转向架在进入轨F距转换装置时，支撑轨D3 可靠地抬升轴箱组件C。

解锁轨D4包括依次连接的解锁前段41、解锁中段42和解锁后段43，解锁前段41为上升面，解锁中段42为平直面，解锁后段43为下降面。解锁轨D4的顶面低于支撑台31的顶面，形成一凹槽结构。在支撑轨D3中间设计有矩形状凹槽，作解锁轨D4使用，凹槽分为三段：上升斜坡段、水平段、下降斜坡段，其分别用于实现解锁、保持解锁状态、锁紧的功能。凹槽结构的两端开口。解锁槽D4的两端则设计成圆弧形斜面，可在清洗解锁槽或杂物落入槽内后，方便污水和污物的清扫。解锁轨D4的解锁斜面可使锁紧机构垂直上升40mm行程，保证滑动件B1与锁紧件B2分离。

支撑台31的外侧设置有挡板35，且挡板35的顶面高于支撑台31的顶面。挡板35与轴箱C1外侧面接触，通过两侧挡板35夹持轴箱C1，可防止车轮被抬起向前移动时出现的左右摆动和蛇形运动，起导向对中的作用。

轨距转换装置D，如图44-47所示，包括固定在轨枕D1上的支撑轨D3、解锁轨D4和导向轨D5，支撑轨D3包括支撑预备轨D31和支撑持续轨D32，解锁轨D4包括解锁预备轨D41 和解锁持续轨D42；支撑预备轨D31形成支撑段a；支撑持续轨D32和解锁预备轨D41形成解锁段b；支撑持续轨D32、解锁持续轨D42和导向轨D5形成导向段c。支撑段a与解锁段b 之间设置有支撑缓冲段a’，支撑缓冲段a’由支撑持续轨D32组成。解锁段b与导向段c之间设置有解锁缓冲段b’，解锁缓冲段b’由支撑持续轨D32和解锁持续轨D42组成。

轨道D2由轨道平直段D21与轨道下降段D22相连接组成，轨道下降段D22位于支撑段a 之内。由于新造车轮与旧车轮存在由于磨耗后，高度下降而导致的轴箱C1下移的问题，在支撑轨D3起始端设计成倾斜状的同时，轨道D2在进入轨距转换装置时也设计微幅倾斜向下状，以辅助轴箱承载使车轮悬空。

以1435mm轨距区向1520mm轨距区变换为例。车轮导向轨D5呈夹持状，根据动车组车轮轮辋宽度的要求，轨道D2处的两股导向轨D5中间轴向距离为135mm。导向轨D5布置在轨距变换区间，由于转向架由轴箱C1承载，故其中间不设置轨道D2，仅在导向轨起始和结束过度段连接有1435mm轨距轨道和1520mm轨距轨道。为保证车轮在即将进入导向轨时能够正位的对中，在导向轨两端，还包括夹持轨D6，夹持轨D6包括夹持段D61，夹持段D61的一端与导向轨D5连接，另一端延伸至轨道平直段D21。夹持轨D6还包括喇叭口段D62，喇叭口段 D62与夹持段D61的端部连接。

变轨距转向架A+B+C，如图48-53所示，包括车轴组件A、滑动锁匙组件B和轴箱组件C；车轴组件A的移动副接合部A23与移动副连接部A11形成轴向移动副，车轮F安装在车轮安装座A22上；滑动锁匙组件B的滑动件B1的外侧壁B11与轴箱C1之间轴向滑动连接，内侧壁B12与轴承安装座A21之间通过轴承C2轴向固定连接。滑动锁匙组件B的锁紧件B2的锁块B22位于轴箱C1内，连接于锁杆B21的上部，并与滑动件B1的锁紧槽B13相互配合；锁杆B21与轴箱C1滑动连接，且下部伸出至轴箱C1之外；与解锁件B3的底架B31的两端分别连接；底架B31的底部设置有滚轮B35。轴箱组件C的裙板C3设置于轴箱C1的下方；裙板 C3的下部设置有通孔，滚轮B35经通孔伸出至裙板C3之外。

本变轨距转向架采用车轮F与轴承C2随轴承车轮一体安装座A2一起移动，再通过锁紧滑动件B1的方式，达到车轮F的轴向固定，满足不同轨距的轨距变换的要求。基于CRH2型转向架，经小范围修改后，便可适用；还可以扩展至其他型号的转向架。

本方案将轴承安装座和车轮安装座一体设置，车轮和轴承分别过盈安装在车轮安装座和轴承安装座上。同时，轴承安装座和车轮安装座设置在移动副接合部上，并将该轴承车轮一体安装座安装于车轴的移动副连接部上，可通过控制该轴承车轮一体安装座上的轴承在轴箱组件中的位置，得以控制车轮的移动，进而不仅实现了轨距变换时车轮的轴向移动问题。车轴组件设置有可轴向滑动的移动副连接部与移动副接合部，使轨距变换时，仅对车轮、轴承车轮一体安装座、轴承进行移动。在轴承与轴箱之间加装滑动件，滑动件的外侧壁与轴箱之间为间隙配合关系，两者可轴向相对滑动；此外，由于限制部的作用，使外侧壁与轴箱之间不能相对旋转。滑动件的内侧壁与轴承外圈过盈配合，轴承内圈与轴承车轮一体安装座的轴承安装座位置过盈配合。从而使轴承车轮一体安装座与滑动件之间轴向相对固定，而周向可相对转动；滑动件与轴箱之间轴向可相对移动，而周向相对固定。车轴主体与轴箱、一系悬挂等装置的位置保持不变，提高了轨距变换过程的相对稳定性及安全性。此外，轴向的移动副可往返滑动以达到不同轨距的位置，可根据具体轨距变换规格的需求，设计为两种轨距之间的变换，以及三种及三种以上轨距之间的转换，因此，该车轴组件的应用范围十分广泛。最终达到轴承车轮一体安装座、车轮、轴承能够相对于轴箱轴向移动，同时轴承与轴箱之间周向上不发生相对旋转的目的。

锁紧槽可实现车轮移动至不同轨距位置时，通过锁紧槽与锁块配合锁紧。锁块固定在锁杆上，在锁杆上升时，一起带动锁块上升，从而使锁块从滑动件两侧的锁紧槽中脱离，进入解锁槽。反之，锁杆下降时，一起带动锁块下降，从而使锁块从滑动件两侧的解锁槽中脱离，进入锁紧槽。以上过程即实现从锁紧状态到解锁状态的转换。在外侧壁的两侧位置，根据轨距规格，可具体需求可设置有多种轨距位置的锁紧槽。锁紧槽的方向优选垂直于轴向，能够达到较好的锁紧效果。配套相应的锁紧件和解锁件，优选为呈竖直方向。且槽形锁紧方式结构简单，性能可靠。

两侧的锁紧槽位置设置有轴向解锁槽，当锁紧件的锁杆向上抬升一定高度时，锁块进入解锁槽区域，滑动件便可轴向移动，移动至另一个锁紧槽时，锁块下降，从解锁槽区域进入另一锁紧槽以完成锁紧。锁块上升时交错进入轴向解锁槽的方式，在垂向空间足够的情况，可设置多个，呈矩形齿状，相应的解锁槽亦可设置多个，与矩形齿状相互结合或分离。多个锁块交错进入解锁槽区域，交叉锁紧、解锁的方式，可减少解锁上升行程。同时为了保证有足够的锁紧接触表面，亦不宜设置过多数量的锁块。

滑动件外侧壁上部设置的与两侧锁紧槽在同一平面的定位槽，若在多种轨距变换的情况下，可设置多排定位槽。定位槽起辅助锁紧对中的作用；还起到了限制锁紧件继续锁紧滑动件后继续向下运动的效果，防止锁块从锁紧槽下端滑出。同时，轴箱设置有供定位杆行程上升的空间。

锁紧件解锁行程过大会占据轴箱空间，使轴箱体积过大，影响转向架各设备的安装与配合。滑动件外廓为椭圆形，其长轴水平，相比于圆形，移动较小的距离即可解锁，可减小解锁行程，进而降低垂向高度，使转向架一系悬挂与构架增加高度保持在较小范围，使列车适应现有的站台高度。同时，因椭圆形两侧凸出部分不必要，故切掉一部分材料，达到轻量化的设计要求。

底架的上部连接锁杆，V形底架可通过中间最低点受力抬升，使左右两锁紧杆同布上升，同步解锁，完全避免出现上述问题。V形底架下端的滚轮实现了解锁轨斜面上的滑动摩擦变为滚动摩擦的效果。通过滚轮在解锁轨斜面上一边滚动，一边向上抬升V形底架，实现效果更为理想。

解锁件设置在轴箱下方，由于没有遮挡保护，轨道两侧的随时容易击打解锁件，造成损坏，该裙板可以有效保护解锁件。

轨距变换方法A+B+C+D，包括如下步骤：步骤ⅰ.支撑转向架使车轮卸载；步骤ⅱ.解锁滑动件使车轮游离；步骤ⅲ.滑动车轮使其变轨。

步骤ⅰ中支撑转向架采用轴箱支撑的方式。通过安装在道床上的支撑轨实现轴箱的支撑，支撑轨设置在轴箱下方。

步骤ⅱ中车轮游离的方式为，轴承安装座与车轮安装座一体设置形成轴承车轮一体安装座，且轴承车轮一体安装座与车轴分体设置，两者可轴向相对滑动。步骤ⅱ中车轮在解锁之前处于锁紧状态，锁紧的方式为，在轴箱与轴承之间设置滑动件，并在滑动件与轴箱之间设置锁紧件，通过锁紧件实现锁紧。步骤ⅱ中车轮解锁的方式为，在轴箱下方设置解锁件，解锁件与锁紧件连接，通过解锁件驱动锁紧件以实现解锁。通过安装在道床上的解锁轨实现解锁，解锁轨设置在解锁件下方。

步骤ⅲ中滑动车轮采用导向轨滑动的方式。通过安装在道床上的导向轨实现车轮的滑动，导向轨的两端分别与轨道连接。

以车轮轨距由1435mm准轨位变为1520mm宽轨位的变换过程为例，说明该变轨距转向架的轨距变换过程，以及其工作原理：

(1)当车轮到达地面轨距转换装置后，支撑轨与转臂式轴箱下方的裙板接触，抬起转向架，使车轮卸载。

(2)支撑轨中间凹槽处的解锁轨斜面上升，推动滚轮克服复位弹簧的阻力垂直向上移动，进而推动U形锁紧件向上运动脱离滑动件定位槽，从而游离滑动件及轴承车轮一体安装座，至此，车轮被解锁。

(3)随后，在地面车轮导向轨的作用下，车轮向外侧移动，并带动与车轮一体的轴承车轮一体安装座、滑动件一起滑动。至此，轮盘制动装置也被解锁。车轮带动轴承车轮一体安装座、滑动件、轮盘制动装置一起轴向滑动。车轮轨距由准轨位(1435mm)变为宽轨位(1520mm)。

(4)当到达所需的轨距后，支撑轨中间凹槽处的解锁轨斜面下降，锁紧机构在复位弹簧的作用下，垂直向下运动。此时U形锁紧件由轴箱椭圆形凹槽缓慢进入滑动件定位槽，两侧锁块也伸入锁紧槽，从而锁紧滑动件，限制轴承车轮一体安装座及车轮的轴向运动，最终达到宽轨位置。

车轮轮距由宽变窄时，整个变换过程与上述基本相同，只需按照车轮朝反方向移动即可。同时，可自动锁紧的轮盘制动装置亦朝反方向移动。

实施例2

一种应用于变轨距转向架的车轴组件，相比于实施例1，本实施例的移动副接合部A23 为棱柱状中空部；所述移动副连接部A11为棱柱体，且所述棱柱体的侧棱与所述车轴A1主体的轴向相同。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种应用于变轨距转向架的车轴组件，其特征在于：包括车轴(A1)和轴承车轮一体安装座(A2)；所述车轴(A1)的轮座至端部位置为移动副连接部(A11)；所述轴承车轮一体安装座(A2)包括相互连接的轴承安装座(A21)和车轮安装座(A22)，还包括移动副接合部(A23)；所述移动副接合部(A23)与所述移动副连接部(A11)形成轴向移动副。

2.根据权利要求1所述的应用于变轨距转向架的车轴组件，其特征在于：所述轴承车轮一体安装座(A2)为一筒状体，所述筒状体的中空部为所述移动副接合部(A23)，所述移动副接合部(A23)套设于所述移动副连接部(A11)上；所述筒状体的外部为所述轴承安装座(A21)和所述车轮安装座(A22)。

3.根据权利要求2所述的应用于变轨距转向架的车轴组件，其特征在于：所述移动副接合部(A23)为棱柱状中空部；所述移动副连接部(A11)为棱柱体，且所述棱柱体的侧棱与所述车轴(A1)主体的轴向相同。

4.根据权利要求2所述的应用于变轨距转向架的车轴组件，其特征在于：所述移动副接合部(A23)为圆柱状中空部；所述移动副连接部(A11)为圆柱体，且所述圆柱体的母线与所述车轴(A1)主体的轴向相同。

5.根据权利要求4所述的应用于变轨距转向架的车轴组件，其特征在于：所述移动副接合部(A23)的侧壁设置有轴向花键；所述移动副连接部(A11)的侧壁设置有相匹配的轴向花键。

6.根据权利要求1所述的应用于变轨距转向架的车轴组件，其特征在于：所述移动副接合部(A23)与所述移动副连接部(A11)之间为间隙配合关系。

7.根据权利要求1所述的应用于变轨距转向架的车轴组件，其特征在于：所述移动副连接部(A11)、所述轴承安装座(A21)、所述车轮安装座(A22)、所述移动副接合部(A23)与所述车轴(A1)主体的轴线重合。

8.根据权利要求1所述的应用于变轨距转向架的车轴组件，其特征在于：所述移动副连接部(A11)的内侧端部设置有凸肩(A12)。