CN110877624B - 高速动车组轴箱内置式拖车转向架 - Google Patents

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Abstract

高速动车组轴箱内置式拖车转向架涉及动车组转向架技术领域，其包括：构架、轮对轴箱装置、中央悬挂装置和基础制动装置。本发明转向架的轴箱组成和构架的侧梁均位于轮对内侧，轴箱组成采用分体式结构设计，轴箱定位为水平设置的一系定位拉杆定位，一系橡胶弹簧为两个高承载能力的橡胶圆锥弹簧，基础制动装置采用轮盘制动和轴盘制动相结合的方式，中央牵引装置采用纵向布置的单个橡胶堆，两个抗侧滚扭杆位于构架横梁下部，整个转向架结构紧凑，转向架的横向尺寸满足较小限界的运行要求。本发明转向架的运行速度可达250km/h，最大轴重19吨，能够满足高速和高承载能力的运行要求。

Description

高速动车组轴箱内置式拖车转向架
技术领域
本发明涉及动车组转向架技术领域，具体涉及一种高速动车组轴箱内置式拖车转向架。
背景技术
目前，我国国内既有高速动车组转向架全部采用传统的轴箱外置式转向架，即，轴箱组成位于轮对的外侧，构架侧梁位于轮对的外侧。这种轴箱外置式转向架的横向尺寸较大，适合于运行在车辆限界较大的高铁线路上。但是对于欧洲部分国家(例如英国)，铁路有一百多年历史，旧的铁路线路复杂且车辆限界较小，因此对于高速动车组而言，要运行通过这些既有线路必须满足较小的限界要求。由于转向架总体结构布局限制，传统轴箱外置式转向架的横向尺寸已没有减小的空间。因此对于高速动车组，要想突破现有传统动车组转向架体积大的制约瓶颈，满足较小限界的运行要求，需要设计一种全新的高速动车组轴箱内置式转向架。
现有城市地铁和轻轨的部分车辆有采用轴箱内置式转向架的案例，但该类型转向架的结构特点是轮对轴箱定位采用人字橡胶簧或单个大直径橡胶簧，基础制动采用踏面制动或轮对外侧的轴盘制动，仅适用于低速(最高运行速度小于100km/h)和低承载能力(最大轴重小于15t)的运行工况，不能满足高速(最高运行速度250km/h)和高承载能力(最大轴重可达到19t)的运行要求。
发明内容
为了解决现有轴箱外置式转向架无法满足较小限界的运行要求，以及现有轴箱内置式转向架不能满足高速和高承载能力运行要求的技术问题，本发明提供一种高速动车组轴箱内置式拖车转向架，既减小了转向架的横向尺寸，使得动车组能够通过较小限界，又能够满足高速和高承载能力的运行要求。
本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：
高速动车组轴箱内置式拖车转向架，其包括：构架、轮对轴箱装置、中央悬挂装置和基础制动装置，所述构架为箱型梁焊接结构，构架上设有一系弹簧座、两个空气弹簧座、一个牵引拉杆座、四个一系定位座、两个抗侧滚扭杆座、两个抗蛇行减振器座、两个二系垂向减振器座、两个二系横向减振器座；所述轮对轴箱装置包括车轮、车轴、两个轴装制动盘、四个一系垂向油压减振器、四个一系定位拉杆、一系橡胶弹簧和四个轴箱组成，所述中央悬挂装置包括两个空气弹簧、两个抗蛇行减振器、两个二系垂向油压减振器、两个抗侧滚扭杆、两个高度阀组成、一个牵引拉杆、一个牵引中心销座和两个二系横向油压减振器；
其特征在于：构架上还设有四个轮盘基础制动装置安装座和两个轴盘基础制动装置安装座，所述基础制动装置包括四个轮装制动器和两个轴装制动器；
构架的两个侧梁均位于车轮的内侧，四个一系定位拉杆一一对应与四个一系定位座固连；轴箱组成采用上下分体式、自带迷宫密封结构，轴箱组成的上下箱体通过垂向螺栓连接；轴箱组成通过轴承与车轴转动连接，轴箱组成位于车轮的内侧，四个轴箱组成与构架的两个侧梁通过四个一系定位拉杆连接定位，四个一系垂向油压减振器一一对应固连在四个轴箱组成上箱体的侧面；
所述一系橡胶弹簧为四组，每组为对称固连在同一个轴箱组成上箱体顶部的两个小直径的橡胶圆锥弹簧；所述一系弹簧座为四组，每组为对称固连在构架同一个侧梁上的两个一系弹簧座，每组的两个橡胶圆锥弹簧的顶端一一对应固连在一组一系弹簧座上；
两个空气弹簧座对称设置在构架的中部，两个空气弹簧一一对应固连在两个空气弹簧座上，两个高度阀组成固连在车体底架上，通过管路一一对应与两个空气弹簧相连接，高度阀组成控制空气弹簧的充风和排风；
四个轮盘基础制动装置安装座对称设置在构架的端部，两个轴盘基础制动装置安装座斜对称设置在构架的内侧，四个轮装制动器一一对应固连在四个轮盘基础制动装置安装座上，两个轴装制动器一一对应固连在两个轴盘基础制动装置安装座上；四个轮装制动器与四个车轮配合实现车辆的踏面制动，两个轴装制动器与两个轴装制动盘配合实现车辆的轴盘制动；
牵引拉杆座设置在构架的横梁中部，牵引拉杆的主体结构为一个橡胶堆，牵引拉杆纵向布置在牵引中心销座的下方，牵引拉杆的两端各设有一个橡胶节点，牵引拉杆的一个橡胶节点与牵引拉杆座固连，牵引拉杆的另一个橡胶节点与牵引中心销座的下部固连；
两个抗侧滚扭杆座对称设置在构架上，两个抗侧滚扭杆一一对应与两个抗侧滚扭杆座固连；
两个抗蛇行减振器座对称设置在构架中部的外侧，两个抗蛇行减振器座为模块化结构，通过螺栓与构架固连，两个抗蛇行减振器一一对应与两个抗蛇行减振器座固连；
两个二系垂向减振器座对称设置在构架上，两个二系垂向油压减振器一一对应与两个二系垂向减振器座固连；
两个二系横向减振器座斜对称设置在构架的横梁上，两个二系横向油压减振器一一对应与两个二系横向减振器座固连。
本发明的有益效果如下：
1、由一系垂向油压减振器和一系橡胶弹簧构成的一系悬挂，其采用两个纵向布置的小直径的橡胶圆锥弹簧固连在轴箱的顶部，满足轮装制动器的安装空间要求。相对于既有的轴箱顶置一个大直径橡胶弹簧的结构，橡胶弹簧直径较小，横向空间占用少。此设计结构增强了一系悬挂的垂向承载能力强，同时减小了弹簧的横向占用空间。
2、轴箱组成位于轮对内侧，采用上下分体式、自带迷宫密封结构，橡胶圆锥弹簧安装于轴箱上箱体顶部，轴箱上箱体侧面设置有垂向减振器安装座和定位拉杆安装座，拆卸上、下箱体之间的垂向螺栓连接，即可实现轮对的快速更换。由于轴箱组成省略了常规的通过螺栓连接的轴端压盖结构，因此省略了横向螺栓连接所需的空间，从而进一步减小了横向占用空间。
3、由于传统的轴箱转臂定位方式不能满足安装空间要求，因此轴箱的纵向定位采用单个一系定位拉杆定位，一系定位拉杆安装座位于轴箱中部。牵引和制动时，一系定位拉杆的作用力直接作用于车轴中心，不会对轴箱产生附加力矩。一系定位拉杆的两端为橡胶节点，橡胶节点的纵向刚度可调，可以满足高速动车组转向架轮对纵向定位刚度较大的要求。
4、转向架采用轮装制动盘和轴装制动盘结合的方式，轮装制动器位于构架侧梁的端部，相对于传统的轮装制动器位于构架中部，这种布置形式完全避免了轮装制动器与轴箱定位拉杆的干涉问题，保证轴箱定位拉杆可以在轴箱中心水平放置。同时释放了固定轴距尺寸的调整空间，在满足动力学性能的前提下可以实现较小的固定轴距，从而进一步实现转向架的紧凑设计。根据制动装置设计要求，在两根车轴上斜对称各布置了一个轴装制动器。
5、中央牵引装置的牵引拉杆采用一个橡胶堆的结构形式，与传统的Z型牵引拉杆、单拉杆以及两组橡胶堆的设计结构相比，此结构横向和纵向空间占用小，且结构简单，即中心销直接与纵向布置的牵引橡胶堆接触，传递牵引力和制动力，接触表面采用特殊的低摩擦涂层，减小中心销与牵引橡胶堆之间的摩擦。
6、构架侧梁位于轮对内侧，构架横梁采用钢板焊接结构，抗蛇行减振器座采用模块化设计，螺栓安装方式，便于拆装和更换，可根据速度要求增加或减少减振器的数量。
附图说明
图1是本发明高速动车组轴箱内置式拖车转向架的立体结构示意图。
图2是本发明高速动车组轴箱内置式拖车转向架的侧视结构示意图。
图3是本发明高速动车组轴箱内置式拖车转向架的俯视结构示意图。
图4是本发明中的构架的立体结构示意图。
图5是本发明中的构架的俯视结构示意图。
图6是本发明中的构架的侧视结构示意图。
图7是本发明中的轮对轴箱装置的立体结构示意图。
图8是本发明中的轮对轴箱装置的主视结构示意图。
图9是本发明中的轮对轴箱装置的俯视结构示意图。
图10是本发明中的轴箱组成的立体结构示意图。
图11是本发明中的轴箱组成的爆炸结构示意图。
图12是本发明中的牵引拉杆、牵引中心销座和两个二系横向油压减振器的装配关系结构示意图。
图13是本发明中的中央悬挂装置的布局结构示意图。
图14是图13的俯视结构示意图。
图15是本发明中的基础制动装置的布局结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
如图1至图15所示，本发明的高速动车组轴箱内置式拖车转向架包括：构架1、轮对轴箱装置2、中央悬挂装置3和基础制动装置4；所述构架1为箱型梁焊接结构，构架1上设有一系弹簧座6、两个空气弹簧座7、四个轮盘基础制动装置安装座8、两个轴盘基础制动装置安装座9、一个牵引拉杆座10、四个一系定位座11、两个抗侧滚扭杆座12、两个抗蛇行减振器座13、两个二系垂向减振器座14和两个二系横向减振器座15。所述轮对轴箱装置2包括车轮16、车轴17、两个轴装制动盘18、四个一系垂向油压减振器19、四个一系定位拉杆20、一系橡胶弹簧21和四个轴箱组成22。所述中央悬挂装置3包括两个空气弹簧23、两个抗蛇行减振器24、两个二系垂向油压减振器25、两个抗侧滚扭杆26、两个高度阀组成27、一个牵引拉杆28、一个牵引中心销座29和两个二系横向油压减振器30。所述基础制动装置4包括四个轮装制动器31和两个轴装制动器32。四个轮装制动器31和两个轴装制动器32的结构本身均为现有动车组采用的制动器结构。
构架1的两个侧梁均位于车轮16的内侧，四个一系定位拉杆20一一对应与四个一系定位座11固连；轴箱组成22采用上下分体式、自带迷宫密封结构，轴箱组成22的上下箱体通过垂向螺栓连接；轴箱组成22通过轴承与车轴17转动连接，轴箱组成22位于车轮16的内侧，四个轴箱组成22与构架1的两个侧梁通过四个一系定位拉杆20连接定位，四个一系定位拉杆20提供了一系定位所需的纵向和横向刚度。四个一系垂向油压减振器19一一对应固连在四个轴箱组成22上箱体的侧面。
所述一系橡胶弹簧21为四组，每组为对称固连在同一个轴箱组成22上箱体顶部的两个小直径的橡胶圆锥弹簧；所述一系弹簧座6为四组，每组为对称固连在构架1同一个侧梁上的两个一系弹簧座，每组的两个橡胶圆锥弹簧的顶端一一对应固连在一组一系弹簧座6上。
两个空气弹簧座7对称设置在构架1的中部，两个空气弹簧23一一对应固连在两个空气弹簧座7上，空气弹簧23用于连接车体和转向架；两个高度阀组成27固连在车体底架上，通过管路一一对应与两个空气弹簧23相连接，高度阀组成27控制空气弹簧23的充风和排风。
四个轮盘基础制动装置安装座8对称设置在构架1的端部，两个轴盘基础制动装置安装座9斜对称设置在构架1的内侧，四个轮装制动器31一一对应固连在四个轮盘基础制动装置安装座8上，两个轴装制动器32一一对应固连在两个轴盘基础制动装置安装座9上；四个轮装制动器31与四个车轮16配合实现车辆的踏面制动，两个轴装制动器32与两个轴装制动盘18配合实现车辆的轴盘制动。
牵引拉杆座10设置在构架1的横梁中部，牵引拉杆28的主体结构为一个橡胶堆，牵引拉杆28纵向布置在牵引中心销座29的下方，牵引拉杆28的两端各设有一个橡胶节点，牵引拉杆28的一个橡胶节点与牵引拉杆座10固连，牵引拉杆28的另一个橡胶节点与牵引中心销座29的下部固连。纵向布置的单个牵引拉杆28用于传递车体和转向架之间的牵引力和制动力。
两个抗侧滚扭杆座12对称设置在构架1上，两个抗侧滚扭杆26一一对应与两个抗侧滚扭杆座12固连，抗侧滚扭杆26提供车辆在侧风工况下足够的抗侧滚力。
两个抗蛇行减振器座13对称设置在构架1中部的外侧，两个抗蛇行减振器座13为模块化结构，通过螺栓与构架1固连，两个抗蛇行减振器24一一对应与两个抗蛇行减振器座13固连，抗蛇行减振器24提供车辆在高速运行时所需的抗蛇行阻尼。
两个二系垂向减振器座14对称设置在构架1上，两个二系垂向油压减振器25一一对应与两个二系垂向减振器座14固连，缓冲来自轨道的冲击，改善一系弹簧的受力。
两个二系横向减振器座15斜对称设置在构架1的横梁上，两个二系横向油压减振器30一一对应与两个二系横向减振器座15固连，提供车辆在高速运行或通过曲线时的横向缓冲阻尼。
本发明转向架的轴箱组成22和构架1的侧梁均位于轮对内侧，轴箱组成22采用分体式结构设计，轴箱定位为水平设置的一系定位拉杆20定位，一系橡胶弹簧21为两个高承载能力的橡胶圆锥弹簧，基础制动装置4采用轮盘制动和轴盘制动相结合的方式，中央牵引装置3采用纵向布置的单个橡胶堆，两个抗侧滚扭杆26位于构架横梁下部，整个转向架结构紧凑，转向架的横向尺寸满足较小限界的运行要求。本发明转向架的运行速度可达250km/h，最大轴重19吨，能够满足高速和高承载能力的运行要求。

Claims (1)

1.高速动车组轴箱内置式拖车转向架，其包括：构架(1)、轮对轴箱装置(2)、中央悬挂装置(3)和基础制动装置(4)，所述构架(1)为箱型梁焊接结构，构架(1)上设有一系弹簧座(6)、两个空气弹簧座(7)、一个牵引拉杆座(10)、四个一系定位座(11)、两个抗侧滚扭杆座(12)、两个抗蛇行减振器座(13)、两个二系垂向减振器座(14)、两个二系横向减振器座(15)；所述轮对轴箱装置(2)包括车轮(16)、车轴(17)、两个轴装制动盘(18)、四个一系垂向油压减振器(19)、四个一系定位拉杆(20)、一系橡胶弹簧(21)和四个轴箱组成(22)，所述中央悬挂装置(3)包括两个空气弹簧(23)、两个抗蛇行减振器(24)、两个二系垂向油压减振器(25)、两个抗侧滚扭杆(26)、两个高度阀组成(27)、一个牵引拉杆(28)、一个牵引中心销座(29)和两个二系横向油压减振器(30)；
其特征在于：构架(1)上还设有四个轮盘基础制动装置安装座(8)和两个轴盘基础制动装置安装座(9)，所述基础制动装置(4)包括四个轮装制动器(31)和两个轴装制动器(32)；
构架(1)的两个侧梁均位于车轮(16)的内侧，四个一系定位拉杆(20)一一对应与四个一系定位座(11)固连；轴箱组成(22)采用上下分体式、自带迷宫密封结构，轴箱组成(22)的上下箱体通过垂向螺栓连接；轴箱组成(22)通过轴承与车轴(17)转动连接，轴箱组成(22)位于车轮(16)的内侧，四个轴箱组成(22)与构架(1)的两个侧梁通过四个一系定位拉杆(20)连接定位，四个一系垂向油压减振器(19)一一对应固连在四个轴箱组成(22)上箱体的侧面；
所述一系橡胶弹簧(21)为四组，每组为对称固连在同一个轴箱组成(22)上箱体顶部的两个小直径的橡胶圆锥弹簧；所述一系弹簧座(6)为四组，每组为对称固连在构架(1)同一个侧梁上的两个一系弹簧座，每组的两个橡胶圆锥弹簧的顶端一一对应固连在一组一系弹簧座(6)上；
两个空气弹簧座(7)对称设置在构架(1)的中部，两个空气弹簧(23)一一对应固连在两个空气弹簧座(7)上，两个高度阀组成(27)固连在车体底架上；两个高度阀组成(27)固连在车体底架上，通过管路一一对应与两个空气弹簧(23)相连接，高度阀组成(27)控制空气弹簧(23)的充风和排风；
四个轮盘基础制动装置安装座(8)对称设置在构架(1)的端部，两个轴盘基础制动装置安装座(9)斜对称设置在构架(1)的内侧，四个轮装制动器(31)一一对应固连在四个轮盘基础制动装置安装座(8)上，两个轴装制动器(32)一一对应固连在两个轴盘基础制动装置安装座(9)上；四个轮装制动器(31)与四个车轮(16)配合实现车辆的踏面制动，两个轴装制动器(32)与两个轴装制动盘(18)配合实现车辆的轴盘制动；
牵引拉杆座(10)设置在构架(1)的横梁中部，牵引拉杆(28)的主体结构为一个橡胶堆，牵引拉杆(28)纵向布置在牵引中心销座(29)的下方，牵引拉杆(28)的两端各设有一个橡胶节点，牵引拉杆(28)的一个橡胶节点与牵引拉杆座(10)固连，牵引拉杆(28)的另一个橡胶节点与牵引中心销座(29)的下部固连；
两个抗侧滚扭杆座(12)对称设置在构架(1)上，两个抗侧滚扭杆(26)一一对应与两个抗侧滚扭杆座(12)固连；
两个抗蛇行减振器座(13)对称设置在构架(1)中部的外侧，两个抗蛇行减振器座(13)为模块化结构，通过螺栓与构架(1)固连，两个抗蛇行减振器(24)一一对应与两个抗蛇行减振器座(13)固连；
两个二系垂向减振器座(14)对称设置在构架(1)上，两个二系垂向油压减振器(25)一一对应与两个二系垂向减振器座(14)固连；
两个二系横向减振器座(15)斜对称设置在构架(1)的横梁上，两个二系横向油压减振器(30)一一对应与两个二系横向减振器座(15)固连。
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