CN109532913B - 一种一系悬挂装置及转向架 - Google Patents

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    • B61F5/50—Other details

Abstract

本发明公开了一种扭杆式一系悬挂装置及转向架，包括：与轮对的车轴平行设置的扭杆，所述扭杆相对构架绕扭杆的轴向转动；位于所述扭杆的两端、与所述扭杆固定连接的两个摆臂，所述两个摆臂位于所述扭杆的不同侧；与所述摆臂对应的拉压杆，所述拉压杆的下端与对应的轴箱铰接，所述拉压杆的上端与对应的摆臂铰接。当构架相对轮对发生垂向运动时，扭杆会产生扭转变形，从而限制限制构架的垂向运动并提供垂向刚度；并减少车轮两侧的垂向刚度偏差。

Description

一种一系悬挂装置及转向架
技术领域
本发明涉及轨道交通转向架技术领域，尤其涉及一种一系悬挂装置及转向架。
背景技术
一系悬挂装置广泛应用于国内外各型铁路货车、客车、动车组、地铁等车辆上。一系悬挂装置主要起减振和调整轮重偏差的作用。现有的一系悬挂装置均采用螺旋钢弹簧或橡胶弹簧来提供一系垂向刚度，且同一轮对两侧的一系悬挂装置相互独立。这种结构易导致同一轮对两侧的垂向刚度存在偏差。
CN107585173A公开了一种抗点头扭杆式单轴转向架，通过在构架体两侧设置扭杆式抗点头装置，扭杆与列车的前后方向平行，与扭杆固连的两个扭臂位于扭杆的同一侧，当车体发生点头时，扭杆承受弹性变形，扭杆的反扭矩与车体点头角度位移方向相反，从而约束车体的点头振动。该装置只适用于单轨转向架限制点头运动，无法解决双轨转向架同一轮对两侧的垂向刚度偏差的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种提供垂向刚度并减少车轮两侧的垂向刚度偏差的一系悬挂装置，另外，还相应提供一种具有该一系悬挂装置的转向架。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种扭杆式一系悬挂装置，包括：
与轮对的车轴平行设置的扭杆，所述扭杆与构架连接且可相对构架绕扭杆的轴线转动；
位于所述扭杆的两端、且与所述扭杆的端部固定连接的两个摆臂，所述两个摆臂位于所述扭杆的不同侧；
与所述摆臂对应的拉压杆，所述拉压杆的下端与对应的轴箱铰接，所述拉压杆的上端与对应的摆臂铰接。
藉由上述结构，当构架相对轮对发生垂向运动时，两侧的轴箱带动对应的拉压杆发生同向转动(向上或向下)，继而带动摆臂发生转动，由于两个摆臂位于扭杆的不同侧，扭杆两端的摆臂旋转方向不一致，导致扭杆产生扭转变形，扭杆使同一轮对两侧的一系悬挂的垂向刚度耦合，从而限制构架的垂向运动并提供垂向刚度；并减少车轮两侧的垂向刚度偏差。
而当构架相对轮对发生侧滚运动时，扭杆两端的摆臂旋转方向一致，扭杆只发生轴向旋转运动，因此本发明的一系悬挂装置不提供侧滚刚度。
作为上述技术方案的进一步改进：
为保证轮对两侧的一系悬挂的对称性和稳定性，所述两个摆臂关于扭杆的中心呈中心对称设置。
为维持一系悬挂装置静止状态时的稳定性，当构架相对轮对静止时，所述两个摆臂均与车体的长度方向平行。
所述拉压杆的下端与对应的轴箱铰接，所述拉压杆的上端与对应的摆臂铰接。
所述构架的两个侧梁的端部均设有用于安装扭杆的定位座，所述定位座上开设有定位孔，所述扭杆的两端分别穿过对应的定位孔后与对应的摆臂固定连接。
所述扭杆和两个摆臂为一体式结构。
作为一个总的发明构思，本发明还提供一种转向架，包括构架、轮对，以及连接于轮对的车轴两端的轴箱，所述轴箱的一端通过定位关节与构架铰接，所述轴箱的另一端装有上述的扭杆式一系悬挂装置。
所述扭杆的扭转刚度
Figure BDA0001933644530000021
其中，k为单个轴箱的垂向悬挂刚度，l2为摆臂的长度，a为定位关节到过轮对中心的铅垂面的距离，b为拉压杆与轴箱的铰接点到过轮对中心的铅垂面的距离。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的一系悬挂装置利用扭杆来提供垂向悬挂刚度，扭杆使同一轮对两侧一系悬挂的垂向刚度耦合，从而减少两侧的垂向刚度偏差。
附图说明
图1为本发明实施例的采用扭杆式一系悬挂装置的转向架的结构示意图。
图2为本发明实施例的采用扭杆式一系悬挂装置的转向架的垂向刚度分析图。
1、拉压杆；2、摆臂；3、扭杆；4、球铰；5、定位座；6、轴箱；7、定位关节；8、构架；9、轮对。
具体实施方式
以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
实施例：
参见图1，图1为本发明实施例提供的一种采用扭杆式一系悬挂装置的转向架的示意图，该转向架包括扭杆式一系悬挂装置、构架8、轮对9，以及连接于轮对9的车轴两端的轴箱6，轴箱6的一端通过定位关节7与构架8铰接，轴箱6的另一端与扭杆式一系悬挂装置的拉压杆1铰接。实施例提供的扭杆式一系悬挂装置，包括拉压杆1、摆臂2和扭杆3。
其中，扭杆3与轮对9的车轴平行设置，扭杆3与构架8可转动连接，扭杆3相对构架8绕扭杆3的轴向转动；具体地，构架8的两个侧梁的端部均焊接有用于安装扭杆3的定位座5，定位座5上开设有定位孔，扭杆3的两端分别穿过对应的定位孔后与对应的摆臂2刚性连接。
当构架8相对轮对9静止时，摆臂呈水平或近似水平地布置在扭杆两端并相互错开约180°；即，两个摆臂2位于扭杆3的不同侧，且关于扭杆3的中心呈中心对称设置。
本实施例中，扭杆3和两个摆臂2为一体式结构。
拉压杆1的下端通过球铰4与对应的轴箱6铰接，拉压杆1的上端通过球铰4与对应的摆臂2铰接。
当构架相对轮对发生垂向运动时，扭杆会产生扭转变形，从而限制限制构架的垂向运动并提供垂向刚度。
该一系悬挂装置技术构思如下：
1)拉压杆两端通过球关节分别与轴箱和摆臂连接；摆臂刚性地和扭杆连接，摆臂呈水平或近似水平地布置在扭杆两端并相互错开约180°；扭杆通过定位座安装在构架上，并可自由转动。
2)当构架相对轮对发生垂向运动时，扭杆会产生扭转变形，从而限制限制构架的垂向运动并提供垂向刚度。
上述一系悬挂装置的垂向刚度推导如下：
1)扭杆自身的扭转刚度
当扭杆均为等截面圆杆，扭杆的长度为l1，直径为d，剪切模量为G，则扭杆自身的扭转刚度为：
Figure BDA0001933644530000031
2)单个轴箱的垂向悬挂刚度
如图2所示，假设定位关节和拉压杆端下部的球关节与轮对中心的水平距离分别为a和b，摆臂的长度为l2；
构架相对轮对垂向运动量为h，则拉压杆下部的球关节相对轮对的垂向运动量
Figure BDA0001933644530000032
拉压杆上部的球关节相对扭杆的垂向运动量
Figure BDA0001933644530000033
扭杆两端的摆臂相对扭杆分别反向转动
Figure BDA0001933644530000041
扭杆通过拉压杆作用在轴箱上的垂向为
Figure BDA0001933644530000042
单个轴箱的垂向悬挂刚度
Figure BDA0001933644530000043
将式(2)代入式(1)，即可算出扭杆3的扭转刚度
Figure BDA0001933644530000044
由于扭杆的长度由轮对的车轮间距基本决定，则可以根据式(3)算出扭杆的直径。
以上所述，仅是本申请的较佳实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (8)

1.一种扭杆式一系悬挂装置，其特征在于，包括：
与轮对(9)的车轴平行设置的扭杆(3)，所述扭杆(3)与构架(8)连接且可相对构架(8)绕扭杆(3)的轴线转动；
位于所述扭杆(3)的两端、且与所述扭杆(3)的端部固定连接的两个摆臂(2)，所述两个摆臂(2)位于所述扭杆(3)的不同侧；
与所述摆臂(2)对应的拉压杆(1)，所述拉压杆(1)的下端与对应的轴箱(6)铰接，所述拉压杆(1)的上端与对应的摆臂(2)铰接。
2.根据权利要求1所述的扭杆式一系悬挂装置，其特征在于，所述两个摆臂(2)关于扭杆(3)的中心呈中心对称设置。
3.根据权利要求1所述的扭杆式一系悬挂装置，其特征在于，当构架(8)相对轮对(9)静止时，所述两个摆臂(2)均与车体的长度方向平行。
4.根据权利要求1所述的扭杆式一系悬挂装置，其特征在于，所述拉压杆(1)的下端与轴箱(6)通过球铰(4)铰接相连，所述拉压杆(1)的上端与摆臂(2)通过球铰(4)铰接相连。
5.根据权利要求1所述的扭杆式一系悬挂装置，其特征在于，所述构架(8)的两个侧梁的端部均设有用于安装扭杆(3)的定位座(5)，所述定位座(5)上开设有定位孔，所述扭杆(3)的两端分别穿过对应的定位孔后与对应的摆臂(2)固定连接。
6.根据权利要求1所述的扭杆式一系悬挂装置，其特征在于，所述扭杆(3)和两个摆臂(2)为一体式结构。
7.一种转向架，包括构架(8)、轮对(9)，以及连接于轮对(9)的车轴两端的轴箱(6)，其特征在于，所述轴箱(6)的一端通过定位关节(7)与构架(8)铰接，所述轴箱(6)的另一端装有如权利要求1～6任一项所述的扭杆式一系悬挂装置。
8.根据权利要求7所述的转向架，其特征在于，所述扭杆(3)的扭转刚度
Figure FDA0001933644520000011
其中，k为单个轴箱(6)的垂向悬挂刚度，l2为摆臂(2)的长度，a为定位关节(7)到过轮对(9)中心的铅垂面的距离，b为拉压杆(1)与轴箱(6)的铰接点到过轮对(9)中心的铅垂面的距离。
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