CN110588700B - 一种机车转向架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机车转向架，其包括日字形的构架，所述构架包括两根侧梁、一根横梁和两根端梁，所述侧梁中部采用下凹结构；其特征在于：每一根所述侧梁中部的上表面均设置有三个钢弹簧，三个钢弹簧分布在等腰三角形的三个顶点上，该等腰三角形的底边平行于所述侧梁的纵向方向，该等腰三角形的顶角相比于底角更靠近所述构架的中心。本发明采用二系弹簧组三角布置，充分利用了二轴转向架侧梁中部下凹并与构架中间横梁连接的空间，三角布置可获得比纵向布置更小的转向架摇头转动阻力，获得比横向布置更大的车体抗侧滚刚度，因此本专利转向架相比可获得较好的曲线通过性能和动态限界利用度。

Description

一种机车转向架

技术领域

本发明涉及一种机车转向架，属于轨道车辆转向架技术领域。

背景技术

欧洲采用二轴转向架的机车较多，其二轴转向架总体技术和部件技术在不断提高，技术已相对成熟。对于国内，在总结SS8等准高速机车转向架的基础上，研制出了奥星、蓝剑、中华之星、出口哈萨克斯坦机车、FXD1机车等中高速机车二轴转向架。这些转向架的成功研制为我国中高速机车转向架技术发展奠定了较为坚实的技术基础。

截至目前，我国机车的二轴转向架，还存在以下问题：（1）二轴转向架侧梁中部一般采用下凹结构，而二系弹簧组纵向布置需占有的纵向空间较大，因此纵向布置三组钢弹簧在结构空间上非常困难，此外二系弹簧纵向布置时由于弹簧距离转向架中心距离更远，因此转向架的摇头转动阻力更大，不利于曲线通过；（2）二轴转向架的二系弹簧组横向布置时，由于内侧弹簧距离转向架中心距离较小，因此车体获得的抗侧滚刚度就较小，不利于满足动态限界要求；（3）现有机车二轴转向架的整体起吊一般采用起吊时临时将钢丝绳兜住轴箱体外端盖并连挂至车体边梁的方式，该方式的缺点是需要四根较重的钢丝绳，随车携带不便，且成本较高，此外在欧洲等地区不推荐采用临时安装钢丝绳起吊的方案。

发明内容

为了优化二轴转向架的摇头转动阻力和车体抗侧滚刚度，使得二轴转向架具有适中的摇头转动阻力和车体抗侧滚刚度，本发明提供一种机车转向架，具体技术方案如下。

一种机车转向架，其包括日字形的构架，所述构架包括两根侧梁、一根横梁和两根端梁，所述侧梁中部采用下凹结构；其特征在于：每一根所述侧梁中部的上表面均设置有三个钢弹簧，三个钢弹簧分布在等腰三角形的三个顶点上，该等腰三角形的底边平行于所述侧梁的纵向方向，该等腰三角形的顶角相比于底角更靠近所述构架的中心。

二轴转向架二系弹簧组（钢弹簧组）一般采用纵向布置或横向布置，采用纵向布置时，由于二轴转向架侧梁中部一般采用下凹结构，而二系弹簧组纵向布置需占有的纵向空间较大，因此纵向布置三组钢弹簧在结构空间上非常困难，此外二系弹簧纵向布置时由于弹簧距离转向架中心距离更远，因此转向架的摇头转动阻力更大，不利于曲线通过；二系弹簧组采用横向布置时，由于内侧弹簧距离转向架中心距离较小，因此车体获得的抗侧滚刚度就较小，不利于满足动态限界要求。上述方案创新地采用二系弹簧组三角布置，充分利用了二轴转向架侧梁中部下凹并与构架中间横梁连接的空间，三角布置可获得比纵向布置更小的转向架摇头转动阻力，获得比横向布置更大的车体抗侧滚刚度，因此相比于想有急事可获得较好的曲线通过性能和动态限界利用度。

进一步地，所述机车转向架还包括有驱动单元，所述驱动单元采用刚性架悬方式安装于所述构架，所述驱动单元的电机一端通过两个橡胶关节悬挂于所述构架的横梁，另一端通过单个橡胶关节悬挂于所述构架的端梁。

进一步地，所述机车转向架还包括有两个关于所述转向架构架的纵向方向对称设置的二系抗蛇行减振器，所述二系抗蛇行减振器的一端连接于所述构架的侧梁纵向中心的外表面，另一端用于连接车体；且两个所述二系抗蛇行减振器平行设置。当转向架摇头时，两侧的二系抗蛇行减振器受拉压力的横向力为0。因此，消除了由二系抗蛇行减振器引起的转向架横向耦合振动。另外，两个二系抗蛇行减振器对称平行布置使得转向架双向运行时具有相同的稳定性。

进一步地，所述机车转向架还包括有两个二系横向减振器，两个所述二系横向减振器关于所述构架的中心斜对称布置，所述二系横向减振器的一端连接于所述构架的端梁，另一端用于连接车体；所述二系横向减振器与对应的所述构架端梁位于同一平面内。二系横向减振器起到提高蛇行稳定性和降低高速运行时轮轴横向力的作用。

进一步地，所述机车转向架还包括有牵引装置，所述牵引装置包括横梁牵引座和牵引杆，所述横梁牵引座固定设置在所述构架横梁的中部下方，所述牵引杆的一端通过橡胶关节与所述横梁牵引座连接，另一端通过橡胶关节与设置于车体下方的车体牵引座连接。由于横梁牵引座大致位于转向架纵向和横向的中心位置，实现了机车双向运行具有相同的动力学性能。

进一步地，所述机车转向架还包括有两组起吊结构，两组所述起吊结构对称地分布于所述构架两侧，所述起吊结构包括车体起吊架、起吊连接件和构架起吊座；所述车体起吊架固定于车体，其包括两个容纳部，两个容纳部位于所述构架侧梁的外侧；所述构架起吊座固定于所述构架侧梁纵向中部的外侧壁上，所述构架起吊座在垂直所述构架纵向方向的平面内的投影呈C型，所述构架起吊座具有C型容纳腔；所述起吊连接件的两个端部分别可拆卸地挂设于两个所述容纳部，所述起吊连接件的中部穿过所述C型容纳腔。

进一步地，所述起吊连接件的端部设置限位凹槽；所述起吊结构还包括有防脱机构，所述防脱机构包括用于防止所述起吊连接件从所述车体起吊架脱落的限位板，所述限位板通过紧固件可拆卸地固定于所述车体起吊架，所述限位板的一部分卡入所述凹槽中。

本发明相比于现有技术，具有以下有益效果。

1、本发明采用二系弹簧组三角布置，充分利用了二轴转向架侧梁中部下凹并与构架中间横梁连接的空间，三角布置可获得比纵向布置更小的转向架摇头转动阻力，获得比横向布置更大的车体抗侧滚刚度，因此本专利转向架相比可获得较好的曲线通过性能和动态限界利用度。此外，转向架每侧的三组钢弹簧顶部可独立加减调整垫，使得其有利于转向架调整轴重变差和轮重偏差。

2、本发明的起吊结构的特点是无需临时安装钢丝绳，该起吊装置一直随机车运行，无需临时安装，且机车正常运行时起吊连接件和构架起吊座不接触，结构简单可靠、使用方便。

3、本发明转向架具有牵引功率大、粘着利用率高、稳定性高、轮轨作用力小、机车安全性平稳性好、可靠性高、维修性能好的特点，基本实现了无磨耗和免维护。

附图说明

图1是本发明的机车转向架的正视图；

图2是本发明的机车转向架的俯视图；

图3是驱动单元的正视图；

图4是驱动单元的俯视图；

图5是本发明的机车转向架的正视图；

图6是图5中B区域的放大图；

图7是本发明的机车转向架的侧视图；

图8是图7中A-A剖视图；

图9是本发明转向架的构架立体示意图；

图10是图9的A区域放大图。

图中：轮对组装101、一系悬挂102、构架103、基础制动装置104、二系悬挂105、整体起吊装置106、牵引装置107、驱动装置108、驱动单元悬挂装置109、侧梁1031、一根横梁1032、两根端梁1032、空心轴座201、橡胶关节202、悬挂臂203、电机204、第一悬挂座205、第二悬挂座206、非承载式齿轮箱207、第一二系抗蛇行减振器304、第二二系抗蛇行减振器305、二系横向减振器306、横梁牵引座401、车体牵引座402、牵引杆403、第一起吊结构501、第二起吊结构502、车体起吊架503、构架起吊座504、起吊连接件505、容纳部5031、C型容纳腔5041、凹槽5051、限位板506。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

如图1-2所示，本发明B0转向架包括轮对组装101、一系悬挂102、构架103、基础制动装置104、二系悬挂105、整体起吊装置106、牵引装置107、驱动装置108、驱动单元悬挂装置109。

轮对组装101采用整体碾钢车轮和空心车轴，整体碾钢车轮整体性好，能有效避免高速运行负荷带来的蹦轮；空心车轴能在保证强度的同时显著的减小车轴质量，因此也减小了一系簧下质量，这对减小高速运行时的轮轨力非常有利。

驱动装置108采用非承载式齿轮箱；驱动扭矩通过由小齿轮经齿轮啮合传递到大齿轮，再依次经传力销、六连杆及连杆关节、空心轴、车轮侧六连杆及连杆关节、非齿侧车轮、车轴、齿侧车轮完成传递。一系悬挂102为转臂式结构，垂向钢弹簧承载并匹配垂向减振器。

参见图1、5、9，构架103为“日”字形结构，包括两根侧梁1031、一根横梁1032和两根端梁1032，所述侧梁中部采用下凹结构，下凹结构处设置转臂座，端梁侧面设置驱动单元吊挂座等，构架中间横梁上部设置电机悬挂座，下部设置横梁牵引座401。二系悬挂105采用高应力高挠钢弹簧，匹配二系垂向、横向和抗蛇行减振器。基础制动装置104采用轮盘制动结合单元制动器。牵引装置107采用单杆结构牵引。

如图3-4所示，驱动单元悬挂采用三点式刚性架悬结构。电机204、非承载式齿轮箱207、空心轴座201三者联接成一个质量整体。该质量整体靠近电机204侧通过第一悬挂座205（含橡胶关节202）、第二悬挂座206（含橡胶关节202）悬挂在构架中间横梁上；质量整体靠近空心轴座201侧通过悬挂臂203（含橡胶关节202）吊挂在构架端梁上。第一悬挂座205、第二悬挂座206和悬挂臂203三者实现了质量整体的三点稳定架悬悬挂。驱动单元架悬有效降低轮轨作用力和脱轨系数。

如图2所示，第一二系抗蛇行减振器304、第二二系抗蛇行减振器305关于所述转向架构架的纵向方向对称布置在构架103与车体（未图示）之间。第一二系抗蛇行减振器304、第二二系抗蛇行减振器305的一端与构架的连接点居于构架侧梁纵向中心的外表面，另一端用于连接车体；并且第一二系抗蛇行减振器304、第二二系抗蛇行减振器305的纵向中心线与转向架纵向中心线完全平行（夹角为0）。当转向架摇头时，第一二系抗蛇行减振器304、第二二系抗蛇行减振器305所受拉压力的横向力为0。因此，消除了由抗蛇行减振器引起的转向架横向耦合振动。另外，第一二系抗蛇行减振器304、第二二系抗蛇行减振器305对称平行布置使得转向架双向运行时具有相同的稳定性。

参见图2，所述机车转向架还包括有两个二系横向减振器306，两个所述二系横向减振器306关于所述构架的中心斜对称布置，所述二系横向减振器306的一端连接于所述构架的端梁，另一端用于连接车体；所述二系横向减振器与对应的所述构架端梁位于同一平面内。二系横向减振器起到提高蛇行稳定性和降低高速运行时轮轴横向力的作用。

如图1-2所示，转向架每侧的二系弹簧组包括三个钢弹簧：第一钢弹簧301、第二钢弹簧302、第二钢弹簧303。第一钢弹簧301、第二钢弹簧302、第二钢弹簧303呈等腰三角形布置，并前后对称，该等腰三角形的底边平行于侧梁的纵向方向，该等腰三角形的顶角相比于底角更靠近构架103的中心。二轴转向架二系弹簧组一般采用纵向布置或横向布置，采用纵向布置时，由于二轴转向架侧梁中部一般采用下凹结构，而二系弹簧组纵向布置需占有的纵向空间较大，因此纵向布置三组钢弹簧在结构空间上非常困难，此外二系弹簧纵向布置时由于弹簧距离转向架中心距离更远，因此转向架的摇头转动阻力更大，不利于曲线通过；二系弹簧组采用横向布置时，由于内侧弹簧距离转向架中心距离较小，因此车体获得的抗侧滚刚度就较小，不利于满足动态限界要求。本专利创新采用二系弹簧组三角布置，充分利用了二轴转向架侧梁中部下凹并与构架中间横梁连接的空间，三角布置可获得比纵向布置更小的转向架摇头转动阻力，获得比横向布置更大的车体抗侧滚刚度，因此本发明转向架相比可获得较好的曲线通过性能和动态限界利用度。此外，转向架每侧的三个钢弹簧顶部可独立加减调整垫，使得其有利于转向架调整轴重变差和轮重偏差。

本发明转向架每侧采用三组钢弹簧，相比每侧两个钢弹簧，单个弹簧的承载更小，因此簧条直径更小。在同等弹簧工作高的情况下（弹簧工作高受限于机车限界和结构），经计算，转向架每侧三组弹簧方案比两组弹簧方案的水平刚度要更小，因此转向架每侧采用三组钢弹簧相比于两组钢弹簧可获得更小的转向架摇头转动阻力（对应更佳的曲线通过性）和车体横向平稳性。

如图5所示，牵引装置107主要包括横梁牵引座401、橡胶关节202、牵引杆403、车体牵引座402。牵引杆403的一端通过橡胶关节202与横梁牵引座401连接，另一端通过橡胶关节202与设置于车体下方的车体牵引座402连接。牵引杆403为单杆结构，能承受拉压牵引冲击载荷，结构简单可靠。横梁牵引座401固定设置在构架中间横梁正下方，距离轨面较近，实现了低位牵引，轴重转移小，粘着利用率高。另外，由于橡胶关节202处于构架中间横梁正下方，处于转向架纵向中心位置，这个特点使得机车在曲线通过时，在牵引杆纵向载荷作用下，所述牵引装置107对转向架的轮轴横向力、轮轨横向力、脱轨系数等横向动力学性能指标影响达到最小，并实现了机车双向运行具有相同的动力学性能。

现有机车二轴转向架的整体起吊一般采用起吊时临时将钢丝绳兜住轴箱体外端盖并连挂至车体边梁的方式，该方式的缺点是需要四根较重的钢丝绳，随车携带不便，且成本较高，此外在欧洲不推荐采用临时安装钢丝绳起吊的方案。整体起吊时，天车对车体进行起吊，车体通过临时安装的四根钢丝绳将转向架一起起吊。

本发明的转向架整体起吊装置如图5-10所示，转向架整体起吊装置106 包括位于转向架构架两侧的第一起吊结构501、第二起吊结构502，第一起吊结构501、第二起吊结构502的结构完全相同且相对转向架纵向中心线对称布置。第一起吊结构501包括车体起吊架503、起吊连接件505和构架起吊座504；车体起吊架503固定于车体（未图示），其包括两个容纳部5031，两个容纳部5031位于构架侧梁的外侧；构架起吊座504固定于构架侧梁纵向中部的外侧壁上，构架起吊座504在垂直构架纵向方向的平面内的投影呈C型，构架起吊座504具有C型容纳腔5041；起吊连接件505的两个端部分别可拆卸地挂设于两个容纳部，所述起吊连接件505的中部穿过所述C型容纳腔5041。车体和转向架整体起吊时，天车对车体进行起吊，车体起吊架503随着车体上升带动起吊连接件505上升，起吊连接件505的中部上升至抵接构架起吊座504后，从而将转向架随着车体一起被吊起。该起吊结构的特点是无需临时安装钢丝绳，机车运行时，起吊连接件505安装在车体起吊架503，起吊连接件505的中部位于C型容纳腔5041且不与构架起吊座504接触。该起吊结构一直随机车运行，无需临时安装，结构简单可靠、使用方便。

其中，车体起吊架503的两个容纳部5031的具体结构可以多样化，如图9-10中所示，容纳部5031为U型容纳腔，本领域技术人员可以理解的是，该容纳部5031也可以是挂钩等其他形式，只要容纳部5031能够为起吊连接件505的端部提供向上的可靠的支撑力即可。

起吊连接件505可以是杆件或者板件，需要保证其具有足够的结构强度。

优选地，参见图8，起吊连接件505的端部设置限位凹槽5051；第一起吊结构501还包括有防脱机构，防脱机构包括用于防止起吊连接件505从车体起吊架503脱落的限位板506，所述限位板506通过紧固件（螺栓螺母）可拆卸地固定于车体起吊架503，限位板506的一部分卡入凹槽5051中。防脱机构的设置可以确保机车运行过程中起吊连接件505不发生脱离，避免影响行车安全。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是局限性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种机车转向架，其包括日字形的构架，所述构架包括两根侧梁、一根横梁和两根端梁，所述侧梁中部采用下凹结构；其特征在于：每一根所述侧梁中部的上表面均设置有三个钢弹簧，三个钢弹簧分布在等腰三角形的三个顶点上，该等腰三角形的底边平行于所述侧梁的纵向方向，该等腰三角形的顶角相比于底角更靠近所述构架的中心；

所述机车转向架还包括有两组起吊结构，两组所述起吊结构对称地分布于所述构架两侧，所述起吊结构包括车体起吊架、起吊连接件和构架起吊座；所述车体起吊架固定于车体，其包括两个容纳部，两个容纳部位于所述构架侧梁的外侧；所述构架起吊座固定于所述构架侧梁纵向中部的外侧壁上，所述构架起吊座在垂直所述构架纵向方向的平面内的投影呈C型，所述构架起吊座具有C型容纳腔；所述起吊连接件的两个端部分别可拆卸地挂设于两个所述容纳部，所述起吊连接件的中部穿过所述C型容纳腔。

2.根据权利要求1所述的一种机车转向架，其特征在于，所述机车转向架还包括有驱动单元，所述驱动单元采用刚性架悬方式安装于所述构架，所述驱动单元的电机一端通过两个橡胶关节悬挂于所述构架的横梁，另一端通过单个橡胶关节悬挂于所述构架的端梁。

3.根据权利要求1所述的一种机车转向架，其特征在于，所述机车转向架还包括有两个关于所述转向架构架的纵向方向对称设置的二系抗蛇行减振器，所述二系抗蛇行减振器的一端连接于所述构架的侧梁纵向中心的外表面，另一端用于连接车体；且两个所述二系抗蛇行减振器平行设置。

4.根据权利要求1所述的一种机车转向架，其特征在于，所述机车转向架还包括有两个二系横向减振器，两个所述二系横向减振器关于所述构架的中心斜对称布置，所述二系横向减振器的一端连接于所述构架的端梁，另一端用于连接车体；所述二系横向减振器与对应的所述构架端梁位于同一平面内。

5.根据权利要求1所述的一种机车转向架，其特征在于，所述机车转向架还包括有牵引装置，所述牵引装置包括横梁牵引座和牵引杆，所述横梁牵引座固定设置在所述构架横梁的中部下方，所述牵引杆的一端通过橡胶关节与所述横梁牵引座连接，另一端通过橡胶关节与设置于车体下方的车体牵引座连接。

6.根据权利要求1所述的一种机车转向架，其特征在于，所述起吊连接件的端部设置限位凹槽；所述起吊结构还包括有防脱机构，所述防脱机构包括用于防止所述起吊连接件从所述车体起吊架脱落的限位板，所述限位板通过紧固件可拆卸地固定于所述车体起吊架，所述限位板的一部分卡入所述凹槽中。

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