CN108238061A - 柔性轴箱及其装配方法与转向架 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柔性轴箱及其装配方法与转向架，该转向架包括两组轮对，每组轮对两侧对称设置有柔性轴箱，柔性轴箱包括柔性轴箱本体，同侧两个柔性轴箱本体上设置有侧梁组成，两侧的侧梁组成之间设置有与其两者垂直布置的横梁组成；横梁组成的两端通过中央减振悬挂装置设置在侧梁组成的中部；横梁组成的下方设置有X型连杆，X型连杆的轴向两端分别贯穿横梁组成两侧的腹板与侧梁组成固定连接。本发明通过在横梁组成的下方设置有X型连杆，X型连杆的轴向两端分别贯穿横梁组成两侧的腹板与侧梁组成固定连接，车辆运行过程中，X型连杆能有效控制左右两根侧梁组成的相互运动，从而达到抑制转向架蛇行运动的目的，提高蛇行运动的失稳临界速度。

Description

柔性轴箱及其装配方法与转向架
技术领域
本发明涉及转向架的技术领域，具体地指一种柔性轴箱及其装配方法与转向架。
背景技术
铁道车辆是一种在专设轨道上运行的车辆，铁道车辆转向架支承整个货物重量和车体本身的重量，沿专设轨道运行，自行导向，无需控制方向。转向架属铁道车辆上的重要部件。铁道货车转向架大部分以包含两个侧梁和一个横梁的三大件式结构为主。三大件式转向架的优点是结构简单，轮重均载性好，制造、检修成本低。但是由于轮对和侧梁之间的装置连接过于松散或过于紧固，都不利于轮对定位，容易引起轮对失稳，而且由于横梁和侧梁之间没有直接连接，导致其结构松散，抗菱刚度低，容易引起构架失稳，其运行速度受到限制，运行品质不高。轮对和侧梁间的装置称为轴箱悬挂装置，侧梁与横梁间的装置称为中央悬挂装置。为此，目前采用了侧梁间加装交叉支撑装置或弹簧托板来解决三大件式转向架抗菱刚度不足的问题，加装交叉支撑装置或弹簧托板，解决了横梁和侧梁之间的连接问题，但是加装越多的配件导致转向架变得更加复杂，同时也带来配件质量的控制问题和安装繁琐问题，而且轮对与侧梁连接问题依然没有得到根本性的改变。因此，改善转向架轮对与侧梁连接方式，提高轮对抗蛇行失稳性能，对改善铁道车辆的运行品质具有重要的现实意义。
现有货车转向架的轴箱与侧梁导框之间通常为干摩擦的刚性定位，摩擦力呈线性增大。部分转向架方案实现弹性定位，但是配件数量较多，安装方法繁琐，效果有限。随着科学技术的发展，现有铁路货车的运行速度不断提高、轴重不断增大。为了提高车辆运行品质、降低运行成本，实现效益最大化，新研制的铁路货车转向架开始在采用中央二系弹簧悬挂的同时在轴箱一系设置轴箱悬挂装置，降低簧下质量，降低轮轨动作用力，提高车辆运行性能。
目前，铁路运输的要求越来越要求，不仅要求速度快，而且要求拉得多、拉得稳。随着速度的提高，轮对沿钢轨运动时就更容易激起车体的摇头运动，降低车辆运行品质，严重时还会引起列车脱轨事故。车辆通过曲线时的轮轨横向力也不能太大，否则，车辆也有脱轨的可能。轴箱悬挂装置的结构和参数影响着车辆直线蛇行临界运行速度和车辆通过曲线通过性能，为了提高车辆在直线上运行时的蛇行运行临界速度，要求轴箱悬挂轮对实现三向定位，而且定位刚单独的能任意设定。稍有车辆常识的人都知道，车辆直线蛇行临界运行速度和车辆通过曲线通过性能是一对矛盾，在转向架设计中往往很难兼顾。
然而，现有的轴箱挂悬装置纵向普遍采用刚性定位或一级纵向刚度定位，承载鞍与侧梁导框之间为干摩擦的刚性定位，摩擦力呈线性增大，不能适应高速运行，轮轨横向力较大，增加了列车脱轨的风险；部分转向架方案实现弹性定位，但是配件数量较多，由于结构上的限制，安装方法繁琐，效果有限，无法兼顾车辆直线蛇行临界运行速度和车辆通过曲线通过性能的要求，大大降低了轴箱弹性悬挂的作用。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种的柔性轴箱及其装配方法与转向架，该转向架可以兼顾车辆直线蛇行临界运行速度和车辆通过曲线通过性能的要求，大大提高了轴箱弹性悬挂的作用。
为实现上述目的，本发明所设计的一种柔性轴箱，包括柔性轴箱本体，所述柔性轴箱本体包括拱形顶板和对称设置在拱形顶板两侧的侧板，且两侧的侧板呈“八”字形布置；
所述柔性轴箱本体上设置有侧梁组成，所述侧梁组成的两端各设置有具有呈“八”字型开口的导框，所述开口的两侧内壁中间设置有滑槽；
所述柔性轴箱本体的两侧侧板与开口的两侧内壁形状相匹配，且柔性轴箱本体的两侧外壁上各设置有用于嵌入滑槽与其滑动卡合的凸条。
进一步地，所述柔性轴箱本体的顶部设置有第一柔性体，所述柔性轴箱本体的两侧设置有第二柔性体。
进一步地，所述第一柔性体呈双锥形结构，所述第二柔性体的横截面呈圆形、椭圆形或者多边形。
本发明还提供一种上述柔性轴箱的装配方法，包括如下步骤：先将柔性轴箱本体的两侧侧板与侧梁组成的开口两侧内壁贴合对准，然后将柔性轴箱本体的两侧外壁上的凸条对应嵌入开口的两侧内壁上的滑槽内，最后从下至上推动柔性轴箱本体直至与侧梁组成贴紧卡合，即可。
本发明还提供一种转向架，包括两组轮对，每组所述轮对两侧对称设置有上述的柔性轴箱，所述柔性轴箱包括柔性轴箱本体，同侧两个所述柔性轴箱本体上设置有侧梁组成，两侧所述的侧梁组成之间设置有与其两者垂直布置的横梁组成；
所述横梁组成的两端通过中央减振悬挂装置设置在侧梁组成的中部；所述横梁组成的下方设置有X型连杆，所述X型连杆的轴向两端分别贯穿横梁组成两侧的腹板与侧梁组成固定连接。
进一步地，所述X型连杆由第一连杆和第二连杆交叉固定而成，所述X型连杆的交叉中心与横梁组成的中心正对布置。
进一步地，所述横梁组成的长度方向两端顶面各设置有旁承盒，所述旁承盒内设置有弹性旁承组成。
进一步地，所述横梁组成的两侧腹板上设置有用于供X型连杆穿过的腹板孔。
再进一步地，所述侧梁组成的中部设置有弹簧承台，所述横梁组成的两端通过中央减振悬挂装置设置在弹簧承台上。
更进一步地，所述中央减振悬挂装置包括设置在横梁组成的长度方向两端端部的悬挂架和设置在悬挂架下方的弹簧，所述弹簧的顶端与悬挂架的底端抵接，所述弹簧底端与弹簧承台抵接。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
其一，本发明的柔性轴箱本体的两侧侧板与侧梁组成的开口两侧内壁形状相匹配，且柔性轴箱本体的两侧外壁上各设置有用于嵌入滑槽与其滑动卡合的凸条，这样通过将柔性轴箱本体的两侧外壁上的凸条对应嵌入开口的两侧内壁上的滑槽内，从下至上推动柔性轴箱本体直至与侧梁组成贴紧卡合，安装非常方便，可以实现柔性轴箱本体的横向定位。
其二，本发明的转向架通过在横梁组成的下方设置有X型连杆，X型连杆的轴向两端分别贯穿横梁组成两侧的腹板与侧梁组成固定连接，这样，车辆运行过程中，X型连杆能有效控制左右两根侧梁组成的相互运动，从而达到抑制转向架蛇行运动的目的，提高蛇行运动的失稳临界速度。
其三，本发明的转向架通过在横梁组成的长度方向两端顶面各设置有旁承盒，旁承盒内设置有弹性旁承组成，弹性旁承组成中含弹性体，车辆运行过程中，弹性旁承组成在车体预压力的作用下，上、下旁承摩擦面间产生摩擦力，左右旁承产生的摩擦力矩方向与转向架相对车体的回转方向相反，从而达到抑制转向架蛇行运动的目的，提高蛇行运动的失稳临界速度。同时，弹性旁承组成可以承担一部分垂向载荷，而且可以给运行中的转向架提供一定大小的转动阻力矩以限制其摇头蛇行运动，还可以限制车体的滚摆运动，有利于车辆的抗倾覆安全性。
其四，本发明的转向架通过设定柔性轴箱悬挂结构，使得货车转向架结构简单，轮对定位效果较好，轮重均载性好，运行性能良好，同时实现了车辆具有较高的蛇行临界速度的同时又具有较低的轮轨横向力，确保车辆运行安全。
附图说明
图1为一种柔性轴箱悬挂货车转向架的立体结构示意图；
图2为图1所示柔性轴箱悬挂货车转向架的俯视结构示意图；
图3为图1中横梁组成和侧梁组成的放大结构示意图；
图4为图1中横梁组成的放大结构示意图。
图5为图1中侧梁组成的放大结构示意图；
图6为图5中沿A方向的剖视结构示意图；
图7为图1中柔性轴箱的放大结构示意图；
图8为图7所示柔性轴箱的侧视结构示意图；
其中：轮对1、柔性轴箱本体2(拱形顶板2.1、侧板2.2、凸条2.3、第一柔性体2.4、第二柔性体2.5)、侧梁组成3(开口3.1、导框3.2、滑槽3.3、弹簧承台3.4)、横梁组成4(旁承盒4.1、腹板孔4.2)、中央减振悬挂装置5(悬挂架5.1、弹簧5.2)、X型连杆6(第一连杆6.1、第二连杆6.2)、弹性旁承组成7。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1～3中所示为一种柔性轴箱悬挂货车转向架，包括两组轮对1，每组所述轮对1两侧对称设置柔性轴箱，柔性轴箱包括柔性轴箱本体2，同侧两个柔性轴箱本体2上设置有侧梁组成3，两侧的侧梁组成3之间设置有与其两者垂直布置的横梁组成4；横梁组成4的两端通过中央减振悬挂装置5设置在侧梁组成3的中部；横梁组成4的下方设置有X型连杆6，X型连杆6的轴向两端分别贯穿横梁组成4两侧的腹板与侧梁组成3固定连接。X型连杆6由第一连杆6.1和第二连杆6.2交叉固定而成，X型连杆6的交叉中心与横梁组成4的中心正对布置。这样，车辆运行过程中，X型连杆能有效控制左右两根侧梁组成的相互运动，从而达到抑制转向架蛇行运动的目的，提高蛇行运动的失稳临界速度。
如图4所示，横梁组成4的长度方向两端顶面各设置有旁承盒4.1，旁承盒4.1内设置有弹性旁承组成7，横梁组成4的两侧腹板上设置有用于供X型连杆6穿过的腹板孔4.2。本发明通过在横梁组成的长度方向两端顶面各设置有旁承盒，旁承盒内设置有弹性旁承组成，弹性旁承组成中含弹性体，车辆运行过程中，弹性旁承组成在车体预压力的作用下，上、下旁承摩擦面间产生摩擦力，左右旁承产生的摩擦力矩方向与转向架相对车体的回转方向相反，从而达到抑制转向架蛇行运动的目的，提高蛇行运动的失稳临界速度。同时，弹性旁承组成可以承担一部分垂向载荷，而且可以给运行中的转向架提供一定大小的转动阻力矩以限制其摇头蛇行运动，还可以限制车体的滚摆运动，有利于车辆的抗倾覆安全性。
如图5和图6所示，侧梁组成3的两端各设置有具有呈“八”字型开口3.1的导框3.2，开口3.1的两侧内壁中间设置有滑槽3.3。柔性轴箱本体2包括呈半圆拱形结构的拱形顶板2.1和对称设置在拱形顶板2.1两侧的侧板2.2，且两侧的侧板呈“八”字形布置；柔性轴箱本体2的两侧侧板2.2与开口3.1的两侧内壁形状相匹配，且柔性轴箱本体2的两侧外壁上各设置有用于嵌入滑槽3.3与其滑动卡合的凸条2.3。柔性轴箱本体2的顶面与侧梁组成的导框3.2顶面配合，承受车辆载荷。柔性轴箱的装配方法，包括如下步骤：先将柔性轴箱本体2的两侧侧板2.2与侧梁组成3的开口3.1两侧内壁贴合对准，然后将柔性轴箱本体2的两侧外壁上的凸条2.3对应嵌入开口3.1的两侧内壁上的滑槽3.3内，最后从下至上推动柔性轴箱本体2直至与侧梁组成3贴紧卡合，即可。由于柔性轴箱本体2和侧梁组成3导框均为正“八”字型开口，柔性轴箱本体2直接往上对准侧梁组成3导框安装即可，安装非常方便，可以实现柔性轴箱本体2的横向定位。
如图7和图8所示，柔性轴箱本体2的顶部设置有具有三向刚度的第一柔性体2.4，柔性轴箱本体2的两侧设置有具有三向刚度的第二柔性体2.5，三向刚度为沿列车运行方向的纵向、横向、以及垂直方向三个方向上的刚度。第一柔性体2.4呈双锥形结构，第二柔性体2.5的横截面呈圆形、椭圆形或者多边形。这样，柔性轴箱本体2的左右两侧和顶面均自带柔性体，通过调整柔性体的柔度即可实现柔性轴箱本体2的三向刚度，柔性轴箱的三向刚度可通过调节柔性体本身的软硬特性、柔性体的横截面形状、大小以及厚薄来任意调节刚度，实现车辆高性能。
上述技术方案中，侧梁组成3的中部设置有弹簧承台3.4，横梁组成4的两端通过中央减振悬挂装置5设置在弹簧承台3.4上。中央减振悬挂装置5包括设置在横梁组成4的长度方向两端端部的悬挂架5.1和设置在悬挂架5.1下方的弹簧5.2，弹簧5.2的顶端与悬挂架5.1的底端抵接，弹簧5.2底端与弹簧承台3.4抵接，中央减振悬挂装置5可以实现弹簧悬挂和弹簧减振双重功能。
以上，仅为本发明的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种柔性轴箱，其特征在于：包括柔性轴箱本体(2)，所述柔性轴箱本体(2)包括拱形顶板(2.1)和对称设置在拱形顶板(2.1)两侧的侧板(2.2)，且两侧的侧板呈“八”字形布置；
所述柔性轴箱本体(2)上设置有侧梁组成(3)，所述侧梁组成(3)的两端各设置有具有呈“八”字型开口(3.1)的导框(3.2)，所述开口(3.1)的两侧内壁中间设置有滑槽(3.3)；
所述柔性轴箱本体(2)的两侧侧板(2.2)与开口(3.1)的两侧内壁形状相匹配，且柔性轴箱本体(2)的两侧外壁上各设置有用于嵌入滑槽(3.3)与其滑动卡合的凸条(2.3)。
2.根据权利要求1所述的柔性轴箱，其特征在于：所述柔性轴箱本体(2)的顶部设置有第一柔性体(2.4)，所述柔性轴箱本体(2)的两侧设置有第二柔性体(2.5)。
3.根据权利要求2所述的柔性轴箱，其特征在于：所述第一柔性体(2.4)呈双锥形结构，所述第二柔性体(2.5)的横截面呈圆形、椭圆形或者多边形。
4.一种权利要求1或2或3所述柔性轴箱的装配方法，其特征在于，包括如下步骤：先将柔性轴箱本体(2)的两侧侧板(2.2)与侧梁组成(3)的开口(3.1)两侧内壁贴合对准，然后将柔性轴箱本体(2)的两侧外壁上的凸条(2.3)对应嵌入开口(3.1)的两侧内壁上的滑槽(3.3)内，最后从下至上推动柔性轴箱本体(2)直至与侧梁组成(3)贴紧卡合，即可。
5.一种转向架，包括两组轮对(1)，其特征在于：每组所述轮对(1)两侧对称设置有如权利要求1或2或3所述的柔性轴箱，所述柔性轴箱包括柔性轴箱本体(2)，同侧两个所述柔性轴箱本体(2)上设置有侧梁组成(3)，两侧所述的侧梁组成(3)之间设置有与其两者垂直布置的横梁组成(4)；
所述横梁组成(4)的两端通过中央减振悬挂装置(5)设置在侧梁组成(3)的中部；所述横梁组成(4)的下方设置有X型连杆(6)，所述X型连杆(6)的轴向两端分别贯穿横梁组成(4)两侧的腹板与侧梁组成(3)固定连接。
6.根据权利要求5所述的转向架，其特征在于：所述X型连杆(6)由第一连杆(6.1)和第二连杆(6.2)交叉固定而成，所述X型连杆(6)的交叉中心与横梁组成(4)的中心正对布置。
7.根据权利要求5或6所述的转向架，其特征在于：所述横梁组成(4)的长度方向两端顶面各设置有旁承盒(4.1)，所述旁承盒(4.1)内设置有弹性旁承组成(7)。
8.根据权利要求5或6所述的转向架，其特征在于：所述横梁组成(4)的两侧腹板上设置有用于供X型连杆(6)穿过的腹板孔(4.2)。
9.根据权利要求5或6所述的转向架，其特征在于：所述侧梁组成(3)的中部设置有弹簧承台(3.4)，所述横梁组成(4)的两端通过中央减振悬挂装置(5)设置在弹簧承台(3.4)上。
10.根据权利要求9所述的转向架，其特征在于：所述中央减振悬挂装置(5)包括设置在横梁组成(4)的长度方向两端端部的悬挂架(5.1)和设置在悬挂架(5.1)下方的弹簧(5.2)，所述弹簧(5.2)的顶端与悬挂架(5.1)的底端抵接，所述弹簧(5.2)底端与弹簧承台(3.4)抵接。
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