CN108995672B - U形副构架与对角交叉连接杆弹性连接方法及连接装置 - Google Patents
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Abstract
一种U形副构架与对角交叉连接杆弹性连接方法及连接装置,在U形副构架与对角交叉连接杆连接的两端部孔内压装弹性元件,使得U形副构架与对角交叉连接杆成为弹性连接,通过U形副构架与对角交叉连接杆的弹性连接缓解运行中不同受力状况时U形副构架对对角交叉连接杆的受力不均的状况,保证了各个连接点的受力均匀性;在改善了对角拉杆的受力状况的同时,改善转向架动力学性能;方便维保人员检查维护。所述的弹性元件采用弹性橡胶元件,在U形副构架与对角交叉连接杆连接的两端部孔内压装弹性衬套,弹性衬套内圈组装非金属刚性锥形衬套,非金属刚性锥形衬套通过螺母与固定在U形副构架上部的锥柱通过螺纹紧固实现定位。
Description
技术领域
本发明涉及到一种铁路货车的部件结构及其连接方式,尤其是指一种副构架式径向转向架U形副构架与对角拉杆交叉连接方式及装置;属于车辆转向架制造技术领域。
背景技术:
副构架式径向转向架是径向转向架的一种,其通过两U形副构架与对角拉杆交叉连接组成的轮对径向装置可使转向架获得轮对间适当的抗剪切刚度和抗弯刚度,以提高车辆的运行速度和曲线通过性能。其中,轮对径向装置是副构架式径向转向架的重要组件之一,采用轮对径向装置一方面增加了轮对间的横向连接刚度,另一方面降低了轮对的摇头刚度,使前后轮对摇头运动相互耦合,在不降低转向架横向运动稳定性的前提下,可使转向架通过曲线时前后轮对轴线均能趋向轨道曲线半径的方向,达到轮对径向调节、降低轮轨作用力的目的。目前,我国的副构架式径向转向架轮对径向装置由2个副构架U形臂和交叉连接杆交叉连接而成,交叉连接杆是传递前后轮对水平相互作用发挥转向架性能优势的关键部件;一般情况下车辆紧急制动时,产生的冲击最大,交叉连接杆受力也最大,因此很容易出现问题,导致交叉连接杆牵引失效,因此如何改善U形臂和交叉连接杆交叉连接方式对于保证交叉连接杆正常使用的关键。很有必要对此加以研究。
通过专利检索没发现有与本发明相同技术的专利文献报道,与本发明有一定关系的专利主要有以下几个:
1、公开号为CN104325992A的发明专利提供一种安装方便、能实现U 形副构架与对角拉杆无间隙弹性连接的结构。其技术方案如下:
该方案用以连接U形副构架和对角拉杆,其关键技术是在对角拉杆两端部设有芯轴安装孔,在芯轴安装孔内压装弹性铰,弹性铰是在芯轴中部套装外环钢套和内环钢套,在芯轴、外环钢套和内环钢套之间硫化橡胶层,在U 形副构架上开有铰接孔,带有弹性铰的对角拉杆端部位于铰接孔内。但是该专利仍然存在以下缺点:
1)弹性球铰通过螺栓固定在副构架横梁的内腔,在运用中弹性球铰如果出现裂损或失效,检查人员很难发现,对日常行车存在很大的安全隐患;
2)弹性衬套外圈压装在对角拉杆两端圆孔内,同时弹性衬套通过螺栓固定在副构架横梁的内腔,转向架通过曲线时,由于弹性衬套橡胶存在扭转刚度,所以影响转向架两轮对的径向通过性能,增加轮缘磨耗。
3)U 形副构架横梁与对角拉杆固定位置离U 形副构架纵向中心线太近,车辆在制动过程中发生纵向冲击时,U 形副构架横梁受力会很大,所以U 形副构架横梁在设计时需考虑刚度及强度的影响,造成U 形副构架设计重量增加,从而增加了转向架簧下质量,降低了车辆动力学性能。
2、论文《副构架式径向转向架交叉连接杆受力分析》,作者:李亨利、王爱民、王璞、廖军、张显锋;[J]《铁道车辆》第50卷,第4期,2012年4月;该论文公开了利用SIMPACK仿真软件建立了配装副构架径向转向架敞车的动力学模型,分析了不同工况下交叉连接杆的受力情况。结果表明,交叉连接杆作用力在制动工况下,最大且基本上都受拉力;在惰行工况和牵引工况下交叉连接杆作用力的大小差别较小,力的相位变化相反;交叉连接杆作用力的频率范围在10Hz以内,属于中低频受力构件。但是该论文只是对副构架式径向转向架交叉连接杆受力情况进行了分析,并指出了其严重性,可以并未提出任何具体的解决技术方案。
通过对上述这些专利和论文的仔细分析,这些专利或论文虽然都涉及到副构架式径向转向架交叉连接杆的连接,也提出了一些改进技术方案或意见,但通过仔细分析,并未提出具体的接头部分如何改进的技术方案,所以有关副构架式径向转向架交叉连接杆连接接头容易损坏的问题仍然存在,仍有待进一步加以研究。
发明内容
本发明的目的在于针对现有副构架式径向转向架交叉连接杆连接部分容易损坏、曲线径向通过性能差及维护检查不方便的问题,提出一种新型的副构架式径向转向架交叉连接杆连接的方法及装置,该种副构架式径向转向架交叉连接杆连接的方法及装置可以有效改善副构架式径向转向架交叉连接杆连接性能,提高副构架式径向转向架交叉连接杆连接件的使用寿命,同时改善转向架的曲线径向通过性能,方便维保人员检查维护。
为了达到这一目的,本发明提供了一种U形副构架与对角交叉连接杆弹性连接方法,其特征在于:将U形副构架与对角交叉连接杆的两端通过弹性元件连接起来,使得U形副构架与对角交叉连接杆成为弹性连接,实现U 形副构架与径向连接拉杆之间的弹性定位;通过U形副构架与对角交叉连接杆的弹性连接,缓解运行中U形副构架与对角交叉连接杆连接点不同受力状况时U形副构架与对角交叉连接杆的受力不均的状况,保证了各个连接点的受力均匀性;在改善对角拉杆受力状况的同时,改善了转向架动力学性能。
进一步地,所述的将U形副构架与对角交叉连接杆的两端通过弹性元件连接起来是在U形副构架与对角交叉连接杆的连接部分别通过弹性组合衬套连接起来,由弹性组合衬套的弹性件适时调整U形副构架与对角交叉连接杆的间隙不均;通过弹性组合衬套实现U形副构架与对角交叉连接杆的弹性固定定位。
进一步地,所述的弹性组合衬套包括定位衬套与弹性衬套,由定位衬套与弹性衬套组合构成弹性组合衬套。
进一步地,所述的弹性衬套包括弹性衬套内圈及钢性衬套外圈;弹性衬套内圈内安装非金属刚性衬套,弹性衬套内圈及非金属钢性衬套外圈采用锥形结构配合;非金属刚性衬套为锥形衬套,U形副构架上部的柱子也为锥形柱,非金属刚性锥形衬套通过螺母与固定在U形副构架上部的锥形柱子上,并通过螺纹紧固实现定位,便于对角拉杆精确定位及维修时方便拆卸。。
进一步地,所述的副构架上的锥柱定位在U 形副构架上方,U 形副构架横梁与径向连接拉杆固定位置离靠近U 形副构架两纵向梁与横向梁的交接位置,车辆在制动过程中发生纵向冲击时,U 形副构架横梁受力较小, 改善U 形副构架横梁受力状况。
进一步地,所述的弹性连接是在对角拉杆两端部设有弹性衬套安装孔,在弹性衬套安装孔内压装弹性衬套,在U 形副构架上部焊装固定锥柱,带有弹性衬套的对角拉杆端部放入锥柱;通过弹性衬套的弹性形变改善U形副构架与对角交叉连接杆弹性连接状况。
一种U形副构架与对角交叉连接杆弹性连接装置,包括U形副构架和对角交叉连接杆,对角交叉连接杆两端通过连接件连接在U形副构架上,其特征在于:所述的连接件为弹性元件,通过弹性元件实现U形副构架与对角交叉连接杆弹性连接固定定位。
进一步地,所述的弹性元件为弹性橡胶金属复合元件,包括定位衬套与弹性衬套,由定位衬套与弹性衬套组合构成弹性组合衬套。
进一步地,所述弹性衬套包括金属刚性衬套内圈及、金属钢性衬套外圈及橡胶弹性件;弹性衬套内圈内安装非金属刚性衬套,弹性衬套内圈及非金属钢性衬套外圈采用锥形结构配合;非金属刚性衬套为锥形衬套,U形副构架上部的柱子也为锥形柱,非金属刚性锥形衬套通过螺母与固定在U形副构架上部的锥形柱子上,并通过螺纹紧固实现定位,便于对角拉杆精确定位及维修时方便拆卸。
进一步地,所述的副构架上的锥柱定位在U 形副构架上方;在对角拉杆两端部设有弹性衬套安装孔,在弹性衬套安装孔内压装弹性衬套,在U 形副构架上开有锥柱安装定位孔,锥柱放入安装定位孔后通过焊接的方法实现定位,弹性衬套通过非金属刚性锥形衬套及螺母通过锥柱上的螺纹连接实现紧固,;通过弹性衬套的弹性形变改善U形副构架与对角交叉连接杆弹性连接状况;所述的弹性衬套是在外环钢套和内环钢套之间硫化了橡胶层。
进一步地,所述的副构架上的锥柱定位在U 形副构架上方;在对角拉杆两端部设有弹性衬套安装孔,在弹性衬套安装孔内压装弹性衬套,在U 形副构架上开有锥柱安装定位孔,锥柱放入安装定位孔后通过焊接的方法实现定位,弹性衬套通过非金属刚性锥形衬套及螺母通过锥柱上的螺纹连接实现紧固。该连接结构完全放置在副构架上部,运用维护过程中,维保人员可以无死角进行检查,及时发现故障,消除安全隐患。
本发明的优点在于:
1、本发明径向连接杆两端内弹性衬套、非金属钢性衬套通过固定在U 形副构架上的锥柱定位在U 形副构架的上方,便于维保人员检查维修。
2、本发明的弹性衬套实现了U 形副构架与径向连接拉杆之间的弹性定位,在改善转向架动力学性能的同时,改善了对角拉杆及锥柱的受力状况。
3、本发明的非金属耐磨钢性衬套与弹性衬套内圈为小间隙配合,可以实现副构架与径向连接拉杆之间的自由旋转,真正实现转向架轮对在曲线上运行时的无阻力径向通过。减小轮缘磨耗。
4、本发明弹性衬套内圈及非金属钢性衬套内外圈采用锥形结构,便于径向连接杆组装及拆卸。
5、本发明U 形副构架横梁与径向连接拉杆固定位置离靠近U 形副构架两纵向梁与横向梁的交接位置,车辆在制动过程中发生纵向冲击时,U 形副构架横梁受力较小, 改善U 形副构架横梁受力状况, U 形副构架设计重量较小,从而减小了车辆簧下质量,改善了车辆动力学性能。
附图说明
图1,本发明U型副构架式自导向转向架U形副构架与对角拉杆连接结构示意图;
图2,为本发明连接结构装配示意图;
图3,为本发明弹性衬套示意图;
图4,为本发明U形副构架连接状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来进一步阐述本发明。
实施例一
参见图1~图4,本发明用弹性元件连接U形副构架1和对角拉杆3,其关键技术是在对角拉杆3两端部孔内压装弹性衬套4,通过过盈配合将弹性衬套固定在对角拉杆3两端孔内,弹性衬套4内圈组装非金属刚性锥形衬套5,非金属刚性锥形衬套5通过螺母6与焊接固定在U形副构架1上部的锥柱2通过螺纹连接紧固实现定位。
所述弹性衬套4金属外圈通过过盈配合压装到对角拉杆3两端部孔内,通过过盈配合实现弹性衬套4固定在对角拉杆3两端部孔内,使得两弹性衬套4与对角拉杆3成为一体。
所述弹性衬套4金属内圈与非金属刚性锥形衬套5外圈通过1/10的锥度配合,两者之间的配合间隙控制在0.001mm~0.1mm范围内。对角拉杆3在受力过程中通过弹性衬套4金属内圈与非金属刚性锥形衬套5外圈1/10的锥度配合限制对角拉杆3向上的位移。
所述非金属刚性锥形衬套5内圈与锥柱2通过1/5的锥度配合,通过螺母6与锥柱2上的螺纹紧固限制的非金属刚性锥形衬套5向上的位移。
所述锥柱2通过焊接固定在U形副构架1上。
所述非金属刚性锥形衬套5内圈与锥柱2通过1/5的锥度配合的另一个优点是方便对角拉杆3的定位组装与拆卸。
实施例二
实施例二的原理与实施例一是一样的,只是所采用的结构稍微有所不同,为一种U形副构架与对角交叉连接杆弹性连接装置,包括U形副构架和对角交叉连接杆,对角交叉连接杆两端通过连接件连接在U形副构架上,其特征在于:所述的连接件为弹性元件,通过弹性元件实现U形副构架与对角交叉连接杆弹性连接固定定位。
进一步地,所述的弹性元件为弹性橡胶金属复合元件,包括定位衬套与弹性衬套,由定位衬套与弹性衬套组合构成弹性组合衬套。
进一步地,所述弹性衬套包括金属刚性衬套内圈及、金属钢性衬套外圈及橡胶弹性件;弹性衬套内圈内安装非金属刚性衬套,弹性衬套内圈及非金属钢性衬套外圈采用锥形结构配合;非金属刚性衬套为锥形衬套,U形副构架上部的柱子也为锥形柱,非金属刚性锥形衬套通过螺母与固定在U形副构架上部的锥形柱子上,并通过螺纹紧固实现定位,便于对角拉杆精确定位及维修时方便拆卸。
进一步地,所述的副构架上的锥柱定位在U 形副构架上方;在对角拉杆两端部设有弹性衬套安装孔,在弹性衬套安装孔内压装弹性衬套,在U 形副构架上开有锥柱安装定位孔,锥柱放入安装定位孔后通过焊接的方法实现定位,弹性衬套通过非金属刚性锥形衬套及螺母通过锥柱上的螺纹连接实现紧固,;通过弹性衬套的弹性形变改善U形副构架与对角交叉连接杆弹性连接状况;所述的弹性衬套是在外环钢套和内环钢套之间硫化了橡胶层。
进一步地,所述的副构架上的锥柱定位在U 形副构架上方;在对角拉杆两端部设有弹性衬套安装孔,在弹性衬套安装孔内压装弹性衬套,在U 形副构架上开有锥柱安装定位孔,锥柱放入安装定位孔后通过焊接的方法实现定位,弹性衬套通过非金属刚性锥形衬套及螺母通过锥柱上的螺纹连接实现紧固。该连接结构完全放置在副构架上部,运用维护过程中,维保人员可以无死角进行检查,及时发现故障,消除安全隐患。
上述所列实施例,只是结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述;显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
通过上述实施例的描述,可以得知,本发明还涉及一种U形副构架与对角交叉连接杆弹性连接方法,其特征在于:将U形副构架与对角交叉连接杆的两端通过弹性元件连接起来,使得U形副构架与对角交叉连接杆成为弹性连接,实现U 形副构架与径向连接拉杆之间的弹性定位;通过U形副构架与对角交叉连接杆的弹性连接,缓解运行中U形副构架与对角交叉连接杆连接点不同受力状况时U形副构架与对角交叉连接杆的受力不均的状况,保证了各个连接点的受力均匀性;在改善转向架动力学性能的同时,改善了对角拉杆的受力状况。
进一步地,所述的将U形副构架与对角交叉连接杆的两端通过弹性元件连接起来是在U形副构架与对角交叉连接杆的连接部分别通过弹性组合衬套连接起来,由弹性组合衬套的弹性件适时调整U形副构架与对角交叉连接杆的间隙不均;通过弹性组合衬套实现U形副构架与对角交叉连接杆的弹性固定定位。
进一步地,所述的弹性组合衬套包括定位衬套与弹性衬套,由定位衬套与弹性衬套组合构成弹性组合衬套。
进一步地,所述的弹性衬套包括金属刚性衬套内圈及、金属钢性衬套外圈及橡胶弹性件;弹性衬套内圈内安装非金属刚性衬套,弹性衬套内圈及非金属钢性衬套外圈采用锥形结构配合;非金属刚性衬套为锥形衬套,U形副构架上部的柱子也为锥形柱,非金属刚性锥形衬套通过螺母与固定在U形副构架上部的锥形柱子上,并通过螺纹紧固实现定位,便于对角拉杆精确定位及维修时方便拆卸。
进一步地,所述的副构架上的锥柱定位在U 形副构架上方,U 形副构架横梁与径向连接拉杆固定位置离靠近U 形副构架两纵向梁与横向梁的交接位置,车辆在制动过程中发生纵向冲击时,U 形副构架横梁受力较小, 改善U 形副构架横梁受力状况。
进一步地,所述的弹性连接是在对角拉杆两端部设有弹性衬套安装孔,在弹性衬套安装孔内压装弹性衬套,在U 形副构架上开有铰接孔,带有弹性衬套的对角拉杆端部位于铰接孔内;通过弹性衬套的弹性形变改善U形副构架与对角交叉连接杆弹性连接状况。
进一步地,所述的弹性衬套包括金属刚性衬套内圈及、金属钢性衬套外圈及橡胶弹性件;弹性衬套内圈内安装非金属刚性衬套,弹性衬套内圈及非金属钢性衬套外圈采用锥形结构配合;非金属刚性衬套为锥形衬套,U形副构架上部的柱子也为锥形柱,非金属刚性锥形衬套通过螺母与固定在U形副构架上部的锥形柱子上,并通过螺纹紧固实现定位,便于对角拉杆精确定位及维修时方便拆卸。
进一步地,所述的副构架上的锥柱定位在U 形副构架上方;在对角拉杆两端部设有弹性衬套安装孔,在弹性衬套安装孔内压装弹性衬套,在U 形副构架上开有锥柱安装定位孔,锥柱放入安装定位孔后通过焊接的方法实现定位,弹性衬套通过非金属刚性锥形衬套及螺母通过锥柱上的螺纹连接实现紧固。该连接结构完全放置在副构架上部,运用维护过程中,维保人员可以无死角进行检查,及时发现故障,消除安全隐患。
本发明的优点在于:
1、本发明径向连接杆两端内弹性衬套、非金属钢性衬套通过固定在U 形副构架上的锥柱定位在U 形副构架的上方,便于检查。
2、本发明的弹性衬套实现了U 形副构架与径向连接拉杆之间的弹性定位,在改善转向架动力学性能的同时,改善了对角拉杆及锥柱的受力状况。
3、本发明的非金属耐磨钢性衬套与弹性衬套内圈为小间隙配合,可以实现副构架与径向连接拉杆之间的自由旋转,真正实现转向架轮对在曲线上运行时的径向通过。减小轮缘磨耗。
4、本发明弹性衬套内圈及非金属钢性衬套内外圈采用锥形结构,便于径向连接杆组装及拆卸。
5、本发明U 形副构架横梁与径向连接拉杆固定位置离靠近U 形副构架两纵向梁与横向梁的交接位置,车辆在制动过程中发生纵向冲击时,U 形副构架横梁受力较小, 改善U 形副构架横梁受力状况, U 形副构架设计重量较小,从而减小了车辆簧下质量,改善了车辆动力学性能。
Claims (3)
1. 一种U形副构架与对角交叉连接杆弹性连接方法,其特征在于:将U形副构架与对角交叉连接杆的两端通过弹性元件连接起来,使得U形副构架与对角交叉连接杆成为弹性连接,实现U 形副构架与径向连接拉杆之间的弹性定位;通过U形副构架与对角交叉连接杆的弹性连接,缓解运行中U形副构架与对角交叉连接杆连接点不同受力状况时U形副构架与对角交叉连接杆的受力不均的状况,保证了各个连接点的受力均匀性;在改善对角拉杆受力状况的同时,改善了转向架动力学性能;所述的将U形副构架与对角交叉连接杆的两端通过弹性元件连接起来是在U形副构架与对角交叉连接杆的连接部分别通过弹性组合衬套连接起来,由弹性组合衬套的弹性件适时调整U形副构架与对角交叉连接杆的间隙不均;通过弹性组合衬套实现U形副构架与对角交叉连接杆的弹性固定定位;所述的弹性组合衬套包括非金属刚性锥形衬套与弹性衬套,由非金属刚性锥形衬套与弹性衬套组合构成弹性组合衬套;所述的弹性衬套包括金属刚性衬套内圈及金属刚性衬套外圈和橡胶弹性件;金属刚性衬套内圈内安装非金属刚性锥形衬套,金属刚性衬套内圈及非金属刚性锥形衬套内外圈采用锥形结构;非金属刚性锥形衬套为锥形衬套,U形副构架上部的柱子也为锥形柱,非金属刚性锥形衬套通过螺母与固定在U形副构架上部的锥形柱子上,并通过螺纹紧固实现定位,便于对角拉杆精确定位及维修时方便拆卸。
2.如权利要求1所述的U形副构架与对角交叉连接杆弹性连接方法,其特征在于:所述的副构架上的锥柱定位在U 形副构架上方,U 形副构架横梁与径向连接拉杆固定位置离靠近U 形副构架两纵向梁与横向梁的交接位置,车辆在制动过程中发生纵向冲击时,U 形副构架横梁受力较小, 改善U 形副构架横梁受力状况。
3.如权利要求1所述的U形副构架与对角交叉连接杆弹性连接方法,其特征在于:所述的弹性连接是在对角拉杆两端部设有弹性衬套安装孔,在弹性衬套安装孔内压装弹性衬套,在U 形副构架上开有锥柱安装定位孔,锥柱放入安装定位孔后通过焊接的方法实现定位,弹性衬套通过非金属刚性锥形衬套及螺母通过锥柱上的螺纹连接实现紧固;通过弹性衬套的弹性形变改善U形副构架与对角交叉连接杆弹性连接状况。
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