CN110979374B - 一种二系悬挂装置 - Google Patents

Abstract

一种二系悬挂装置属于轨道车辆转向架二系悬挂装置领域，其包括两个抗蛇行减振器、两个二系垂向减振器、两个二系横向减振器，其特征在于：该装置还包括中心牵引座机构、两个组合式连接座、门字型抗侧滚扭杆机构、牵引座固定及减振机构。本发明能够将转向架对车体的振动影响程度降到最低，从而实现最佳的二系减振效果，确保车体的平衡稳定性和舒适性，并有效降低整体结构的疲劳损耗，大幅延长转向架和车体的使用寿命。

Description

一种二系悬挂装置

技术领域

本发明属于轨道车辆转向架二系悬挂装置领域，具体涉及一种二系悬挂装置。

背景技术

如图6所示，常规H形构架包括两个构架侧梁1和用于连接其二者的两根构架中部横梁2，两根构架中部横梁2之间通过两根小纵梁彼此连接并由其四者共同形成一个井字型结构3。

轨道车辆的转向架通常采用两级悬挂系统，其一系悬挂装置用于轮轴与构架之间的减振，其二系悬挂装置用于削减构架与车体之间的复杂振动。二系悬挂装置通常由抗蛇行减振器4、二系垂向减振器5、抗侧滚扭杆6和二系横向减振器7等公知的阻尼减振装置组成。

二系悬挂装置在设计时不仅需要根据不同车型的具体构架形式、列车的理论时速和承重载荷等条件，逐一考虑每种减震器各自的结构强度和阻尼特性，更需要根据转向架的电机的悬挂方式、轴箱在轮轴上的安放位置、电机及其齿轮箱8的布局空间等诸多因素，系统化地为抗蛇行减振器等各类附属减振部件设计最佳布局位置和相互作用关系，才能实现最佳的二系减振效果。否则，不合理的设计方案将使二系悬挂装置无法实现发挥最佳的减振阻尼特性，不但无法削弱，反而会强化车体的振动特性，增加车体噪声和结构疲劳强度，削弱构架或电机的使用寿命，甚至导致二系悬挂装置因与其它部件彼此干涉，无法缺少灵活的安装空间。

围绕上述核心思想而展开的各类设计方案，导致了二系悬挂装置设计理念的迭代更新和不断进步，最终促成了转向架设计方案的多样化和复杂化，不同车型的构架方案推陈出新，一些新形式的全新方案甚至完全推翻旧有思路，使其核心改进具有明显区别和创新。

中垂面是指能将具有对称结构的物体对称地分成互为镜像的两部分的理论对称中心平面。

发明内容

为了解决现有不合理的设计方案将使二系悬挂装置无法实现发挥最佳的减振阻尼特性，反而会强化车体的负面振动特性，增加车体噪声和结构疲劳强度，削弱构架或电机的使用寿命，甚至导致二系悬挂装置因与其它部件彼此干涉，无法缺少灵活的安装空间的技术问题，本发明提供一种二系悬挂装置。

本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：

一种二系悬挂装置，其包括两个抗蛇行减振器、两个二系垂向减振器、两个二系横向减振器，其特征在于：该装置还包括中心牵引座机构、两个组合式连接座、门字型抗侧滚扭杆机构、牵引座固定及减振机构；

所述牵引座固定及减振机构用于将中心牵引座机构与列车构架实现连接固定；中心牵引座机构的下部通过其悬挂式纵向牵引缓冲拉杆与牵引座固定及减振机构连接；两个二系横向减振器彼此反向布置，其二者以中心牵引座机构的垂向旋转中心线为轴，旋转对称地固连于中心牵引座机构的前、后两端；每个二系横向减振器的另一端分别通过橡胶节点与两个构架侧梁上各自的一个对应的横向减振器座固连；

所述两个组合式连接座关于构架的纵向中垂面镜像布置，其用于将门字型抗侧滚扭杆机构两端的下部、两个二系垂向减振器和两个抗蛇行减振器以镜像对称的方式与两个构架侧梁的外侧分别固连；每个组合式连接座均与一个对应构架侧梁的外侧壁固连；抗蛇行减振器的一端与一个对应的组合式连接座固连，抗蛇行减振器的另一端用于同车体钢结构的下端面通过铰轴座转动连接；门字型抗侧滚扭杆机构两端的下部分别与两个组合式连接座一一对应且垂直固连；每个二系垂向减振器的下部均与一个对应的组合式连接座垂直固连，且每个二系垂向减振器的上部均通过一个悬臂式橡胶节点与门字型抗侧滚扭杆机构的两端固定连接。

所述门字型抗侧滚扭杆机构包括水平横杆、两个抗侧滚扭杆立柱、两个悬臂式橡胶节点和两个车体安装集成座，悬臂式橡胶节点的两端均设有悬臂座轴孔，水平横杆的两端分别与一个对应的车体安装集成座固连；两个悬臂式橡胶节点分别固连于一个对应的车体安装集成座的相对端面，且悬臂式橡胶节点的根部与水平横杆固连；每个抗侧滚扭杆立柱的上端均与一个对应悬臂式橡胶节点的悬垂端固连；门字型抗侧滚扭杆机构的两个抗侧滚扭杆立柱下端分别与一个对应的组合式连接座固连；车体安装集成座的上端用于同车体钢结构的下端面固连。

所述组合式连接座包括组合基座、两个横梁管对接座、抗蛇行减振器座、二系垂向减振器座和抗侧滚扭杆座，两个横梁管对接座彼此平行地固连于组合基座同一侧壁上，抗蛇行减振器座的下端垂直固连于组合基座的中段；二系垂向减振器座固连于组合基座上与横梁管对接座相对的另一侧壁的中段上，抗侧滚扭杆座与二系垂向减振器座毗邻且平行的固连于组合基座的端部，且抗侧滚扭杆座与抗蛇行减振器座分别位于组合基座中心的两侧；

所述每个组合式连接座均通过其两个横梁管对接座与一个对应构架侧梁的外侧固定连接；门字型抗侧滚扭杆机构两端的每个抗侧滚扭杆立柱下部均分别与一个对应的抗侧滚扭杆座垂直固连；每个二系垂向减振器的下部均与一个对应的二系垂向减振器座垂直固连。

所述中心牵引座机构包括牵引座连接盘、前悬臂座、后悬臂座中心牵引拉杆座和悬挂式纵向牵引缓冲拉杆，中心牵引拉杆座垂直固连于牵引座连接盘的底部中心，前悬臂座和后悬臂座分别与牵引座连接盘的前、后侧壁端面固连，且前悬臂座和后悬臂座分别通过其各自的悬臂悬垂于牵引座连接盘的下方；悬挂式纵向牵引缓冲拉杆的一端通过橡胶节点与芯轴牵引拉杆座固连，另一端通过橡胶节点与中心牵引拉杆座固连；两个二系横向减振器彼此反向布置，其二者以牵引座连接盘的垂向旋转中心线为轴，旋转对称地分别与前悬臂座和后悬臂座固连。

所述牵引座固定及减振机构包括芯轴牵引拉杆座、两个横向橡胶止挡座和牵引座基座体，芯轴牵引拉杆座的下端以及两个横向橡胶止挡座均分别垂直固连于牵引座基座体的上端；两个横向橡胶止挡座关于牵引座基座体的垂向轴线中垂面镜像对称，每个横向橡胶止挡座上均设有一个彼此相对的横向橡胶止挡块。

所述牵引座连接盘的垂向旋转中心线与牵引座固定及减振机构的垂向旋转中心线重合，且中心牵引拉杆座的左、右两侧分别受到一个对应的横向橡胶止挡块的碰撞缓冲和限位。

本发明的有益效果是：该二系悬挂装置通过诸多创新的布局设计突破了旧有二系悬挂装置的结构理念，其二系垂向减振器上部通过一个悬臂式橡胶节点与车体安装集成座固连，二系垂向减振器与其邻近的抗侧滚扭杆立柱彼此平行，二系垂向减振器与其邻近的抗侧滚扭杆立柱二者的下端均与对应的组合基座固定，且抗侧滚扭杆立柱的长度固定，由此使每个二系垂向减振器通过悬臂式橡胶节点与其二者共同毗邻对应的车体安装集成座共同构成一个结构紧凑的悬臂连杆机构。由两个悬臂连杆机构分别与组合式连接座及其对应的抗蛇行减振器共同构成一个组合式抗侧滚及抗蛇行减振机构，该组合式抗侧滚及抗蛇行减振机构能够使两个车体安装集成座在通过水平横杆保持连接的同时，还能通过两个悬臂连杆机构释放由车体侧滚运动而产生的垂向和纵向扭矩，进而达到更为理想的抗侧滚平衡效果，优化转向架的整体震动特性。

本发明的中心牵引座机构以及相对其旋转对称布置的两个二系横向减振器三者共同构成中心牵引和横向减振机构。由于悬挂式纵向牵引缓冲拉杆的两端均为具有一定刚度的橡胶节点，导致通过其将中心牵引拉杆座于芯轴牵引拉杆座连接后，中心牵引和横向减振机构下端与井字型结构并不接触，而是由悬挂式纵向牵引缓冲拉杆支撑并悬浮于井字型结构的上方，同时，彼此反向布置的两个二系横向减振器以及两个横向橡胶止挡座则同时对中心牵引和横向减振机构的横向位移起到阻尼减振和极值碰撞限位作用，其部件间合理而紧凑的相对位置关系在完美解决二系悬挂布局问题的同时，还可有效消除由构架侧梁和井字型结构产生的横向、纵向、垂向以及蛇行扭摆、侧滚等全部振动，将转向架对车体的振动影响程度降到最低，从而实现最佳的二系减振效果，确保车体的平衡稳定性和舒适性，并有效降低整体结构的疲劳损耗，大幅延长转向架和车体的使用寿命。

此外，牵引座固定及减振机构还可通过将其自身拆解为互为镜像对称的两个分体结构的形式，并通过在牵引座基座体下方增加与电机外壳曲面匹配的焊接卡箍的方法直接与牵引电机外壳固连，从而增强其适用范围，显著其提高通用性。

附图说明

图1是本发明的二系悬挂装置的立体结构示意图；

图2是本发明组合式抗侧滚扭杆及抗蛇行减振机构的装配爆炸示意图；

图3是本发明中心牵引和横向减振机构的立体爆炸装配示意图；；

图4是本发明中心牵引和横向减振机构的主视图；

图5是本发明牵引座固定及减振机构的立体结构示意图；

图6是本发明二系悬挂装置的应用示意图。

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5所示，本发明的一种二系悬挂装置包括两个抗蛇行减振器4、两个二系垂向减振器5、两个二系横向减振器7、中心牵引座机构9、两个组合式连接座11、门字型抗侧滚扭杆机构6、牵引座固定及减振机构10；所述牵引座固定及减振机构10用于将中心牵引座机构9与列车构架实现连接固定；中心牵引座机构9的下部通过其悬挂式纵向牵引缓冲拉杆9-5与牵引座固定及减振机构10连接；两个二系横向减振器7彼此反向布置，其二者以中心牵引座机构9的垂向旋转中心线为轴，旋转对称地固连于中心牵引座机构9的前、后两端；每个二系横向减振器7的另一端分别通过橡胶节点与两个构架侧梁1上各自的一个对应的横向减振器座固连。

所述两个组合式连接座11关于构架的纵向中垂面镜像布置，其用于将门字型抗侧滚扭杆机构6两端的下部、两个二系垂向减振器5和两个抗蛇行减振器4以镜像对称的方式与两个构架侧梁1的外侧分别固连；每个组合式连接座11均与一个对应构架侧梁1的外侧壁固连；抗蛇行减振器4的一端与一个对应的组合式连接座11固连，抗蛇行减振器4的另一端用于同车体钢结构的下端面通过铰轴座转动连接；门字型抗侧滚扭杆机构6两端的下部分别与两个组合式连接座11一一对应且垂直固连；每个二系垂向减振器5的下部均与一个对应的组合式连接座11垂直固连，且每个二系垂向减振器5的上部均通过一个悬臂式橡胶节点6-3与一个对应的车体安装集成座6-4固定连接。

所述门字型抗侧滚扭杆机构6包括水平横杆6-1、两个抗侧滚扭杆立柱6-2、两个悬臂式橡胶节点6-3和两个车体安装集成座6-4，悬臂式橡胶节点6-3的两端均设有悬臂座轴孔，水平横杆6-1的两端分别与一个对应的车体安装集成座6-4固连；两个悬臂式橡胶节点6-3分别固连于一个对应的车体安装集成座6-4的相对端面，且悬臂式橡胶节点6-3的根部与水平横杆6-1固连；每个抗侧滚扭杆立柱6-2的上端均与一个对应悬臂式橡胶节点6-3的悬垂端固连；门字型抗侧滚扭杆机构6的两个抗侧滚扭杆立柱6-2下端分别与一个对应的组合式连接座11固连；车体安装集成座6-4的上端用于同车体钢结构的下端面固连。

组合式连接座11包括组合基座11-1、两个横梁管对接座11-2、抗蛇行减振器座11-3、二系垂向减振器座11-4和抗侧滚扭杆座11-5，两个横梁管对接座11-2彼此平行地固连于组合基座11-1同一侧壁上，抗蛇行减振器座11-3的下端垂直固连于组合基座11-1的中段；二系垂向减振器座11-4固连于组合基座11-1上与横梁管对接座11-2相对的另一侧壁的中段上，抗侧滚扭杆座11-5与二系垂向减振器座11-4毗邻且平行的固连于组合基座11-1的端部，且抗侧滚扭杆座11-5与抗蛇行减振器座11-3分别位于组合基座11-1中心的两侧。

所述每个组合式连接座11均通过其两个横梁管对接座11-2与一个对应构架侧梁1的外侧固定连接；门字型抗侧滚扭杆机构6两端的每个抗侧滚扭杆立柱6-2下部均分别与一个对应的抗侧滚扭杆座11-5垂直固连；每个二系垂向减振器5的下部均与一个对应的二系垂向减振器座11-4垂直固连。

由于二系垂向减振器5的上部通过悬臂式橡胶节点6-3与其毗邻的车体安装集成座6-4固连，二系垂向减振器5与其邻近的抗侧滚扭杆立柱6-2彼此平行，且二系垂向减振器5与其邻近的抗侧滚扭杆立柱6-2二者的下端均与对应的组合基座11-1固定，而抗侧滚扭杆立柱6-2的长度固定，由此将每个二系垂向减振器5通过其对应的一个悬臂式橡胶节点6-3与水平横杆6-1的一个对应端部共同构成一个结构紧凑的悬臂连杆机构，由两个悬臂连杆机构分别与组合式连接座11及其对应的抗蛇行减振器4共同构成一个组合式抗侧滚扭杆及抗蛇行减振机构，其能够使两个车体安装集成座6-4在通过水平横杆6-1保持连接的同时，还能通过两个悬臂扭杆的扭转刚度抑制车体侧滚运动产生的垂向和纵向力，进而达到更为理想的抗侧滚平衡效果。

中心牵引座机构9包括牵引座连接盘9-1、前悬臂座9-2、后悬臂座9-3中心牵引拉杆座9-4和悬挂式纵向牵引缓冲拉杆9-5，中心牵引拉杆座9-4垂直固连于牵引座连接盘9-1的底部中心，前悬臂座9-2和后悬臂座9-3分别与牵引座连接盘9-1的前、后侧壁端面固连，且前悬臂座9-2和后悬臂座9-3分别通过其各自的悬臂悬垂于牵引座连接盘9-1的下方；悬挂式纵向牵引缓冲拉杆9-5的一端通过橡胶节点与芯轴牵引拉杆座10-1固连，另一端通过橡胶节点与中心牵引拉杆座9-4固连；两个二系横向减振器7彼此反向布置，其二者以牵引座连接盘9-1的垂向旋转中心线为轴，旋转对称地分别与前悬臂座9-2和后悬臂座9-3固连。

牵引座固定及减振机构10包括芯轴牵引拉杆座10-1、两个横向橡胶止挡座10-2和牵引座基座体10-3，芯轴牵引拉杆座10-1的下端以及两个横向橡胶止挡座10-2均分别垂直固连于牵引座基座体10-3的上端；两个横向橡胶止挡座10-2关于牵引座基座体10-3的垂向轴线中垂面镜像对称，每个横向橡胶止挡座10-2上均设有一个彼此相对的横向橡胶止挡块10-2-1。

牵引座连接盘9-1的垂向旋转中心线与牵引座固定及减振机构10的垂向旋转中心线重合，中心牵引拉杆座9-4的底部与井字型结构3之间留有空隙，且中心牵引拉杆座9-4的左、右两侧分别受到一个对应的横向橡胶止挡块10-2-1的碰撞缓冲和限位。

中心牵引座机构9以及相对其旋转对称布置的两个二系横向减振器7三者共同构成中心牵引和横向减振机构。由于悬挂式纵向牵引缓冲拉杆9-5的两端均为具有一定刚度的橡胶节点，导致通过其将中心牵引拉杆座9-4于芯轴牵引拉杆座10-1连接后，中心牵引和横向减振机构下端与井字型结构3并不接触，而是由悬挂式纵向牵引缓冲拉杆9-5支撑并悬浮于井字型结构3的上方，而彼此反向布置的两个二系横向减振器7以及两个横向橡胶止挡座10-2则同时对中心牵引和横向减振机构的横向位移起到阻尼减振和极值限位作用，该结构设计与组合式抗侧滚扭杆及抗蛇行减振机构协同配合，可有效消除由两个构架侧梁1运动不同步而产生的横向、纵向、垂向以及蛇行扭摆、侧滚等全部振动，将转向架对车体的振动影响程度降到最低，从而确保车体的平衡稳定性和舒适性，并有效降低整体结构的疲劳损耗，大幅延长转向架和车体的使用寿命。

具体应用本发明的一种二系悬挂装置时，如图6所示，将二系悬挂装置牵引座基座体10-3的底部直接与H形构架中心的井字型结构3焊接固连，并使中心牵引和横向减振机构上的两个二系横向减振器7的远端分别与一一对应的一个构架侧梁1上的连接座进行轴连。然后将每个组合式连接座11均通过其两个横梁管对接座11-2与一个对应构架侧梁1的外侧固定连接；门字型抗侧滚扭杆机构6两端的每个抗侧滚扭杆立柱6-2下部均分别与一个对应的抗侧滚扭杆座11-5垂直固连；每个二系垂向减振器5的下部均与一个对应的二系垂向减振器座11-4垂直固连，即可完成本发明的二系悬挂装置核心结构的装配过程。

Claims (6)

1.一种二系悬挂装置，其包括两个抗蛇行减振器(4)、两个二系垂向减振器(5)、两个二系横向减振器(7)，其特征在于：该装置还包括中心牵引座机构(9)、两个组合式连接座(11)、门字型抗侧滚扭杆机构(6)、牵引座固定及减振机构(10)；

所述牵引座固定及减振机构(10)用于将中心牵引座机构(9)与列车构架实现连接固定；中心牵引座机构(9)的下部通过其悬挂式纵向牵引缓冲拉杆(9-5)与牵引座固定及减振机构(10)连接；两个二系横向减振器(7)彼此反向布置，其二者以中心牵引座机构(9)的垂向旋转中心线为轴，旋转对称地固连于中心牵引座机构(9)的前、后两端；每个二系横向减振器(7)的另一端分别通过橡胶节点与两个构架侧梁(1)上各自的一个对应的横向减振器座固连；

所述两个组合式连接座(11)关于构架的纵向中垂面镜像布置，其用于将门字型抗侧滚扭杆机构(6)两端的下部、两个二系垂向减振器(5)和两个抗蛇行减振器(4)以镜像对称的方式与两个构架侧梁(1)的外侧分别固连；每个组合式连接座(11)均与一个对应构架侧梁(1)的外侧壁固连；抗蛇行减振器(4)的一端与一个对应的组合式连接座(11)固连，抗蛇行减振器(4)的另一端用于同车体钢结构的下端面通过铰轴座转动连接；门字型抗侧滚扭杆机构(6)两端的下部分别与两个组合式连接座(11)一一对应且垂直固连；每个二系垂向减振器(5)的下部均与一个对应的组合式连接座(11)垂直固连，且每个二系垂向减振器(5)的上部均通过一个悬臂式橡胶节点(6-3)与门字型抗侧滚扭杆机构(6)的两端固定连接。

2.如权利要求1所述的一种二系悬挂装置，其特征在于：所述门字型抗侧滚扭杆机构(6)包括水平横杆(6-1)、两个抗侧滚扭杆立柱(6-2)、两个悬臂式橡胶节点(6-3)和两个车体安装集成座(6-4)，悬臂式橡胶节点(6-3)的两端均设有悬臂座轴孔，水平横杆(6-1)的两端分别与一个对应的车体安装集成座(6-4)固连；两个悬臂式橡胶节点(6-3)分别固连于一个对应的车体安装集成座(6-4)的相对端面，且悬臂式橡胶节点(6-3)的根部与水平横杆(6-1)固连；每个抗侧滚扭杆立柱(6-2)的上端均与一个对应悬臂式橡胶节点(6-3) 的悬垂端固连；门字型抗侧滚扭杆机构(6)的两个抗侧滚扭杆立柱(6-2)下端分别与一个对应的组合式连接座(11)固连；车体安装集成座(6-4)的上端用于同车体钢结构的下端面固连。

3.如权利要求2所述的一种二系悬挂装置，其特征在于：所述组合式连接座(11)包括组合基座(11-1)、两个横梁管对接座(11-2)、抗蛇行减振器座(11-3)、二系垂向减振器座(11-4)和抗侧滚扭杆座(11-5)，两个横梁管对接座(11-2)彼此平行地固连于组合基座(11-1)同一侧壁上，抗蛇行减振器座(11-3)的下端垂直固连于组合基座(11-1)的中段；二系垂向减振器座(11-4)固连于组合基座(11-1)上与横梁管对接座(11-2)相对的另一侧壁的中段上，抗侧滚扭杆座(11-5)与二系垂向减振器座(11-4)毗邻且平行的固连于组合基座(11-1)的端部，且抗侧滚扭杆座(11-5)与抗蛇行减振器座(11-3)分别位于组合基座(11-1)中心的两侧；

所述每个组合式连接座(11)均通过其两个横梁管对接座(11-2)与一个对应构架侧梁(1)的外侧固定连接；门字型抗侧滚扭杆机构(6)两端的每个抗侧滚扭杆立柱(6-2)下部均分别与一个对应的抗侧滚扭杆座(11-5)垂直固连；每个二系垂向减振器(5)的下部均与一个对应的二系垂向减振器座(11-4)垂直固连。

4.如权利要求3所述的一种二系悬挂装置，其特征在于：所述中心牵引座机构(9)包括牵引座连接盘(9-1)、前悬臂座(9-2)、后悬臂座(9-3)、 中心牵引拉杆座(9-4)和悬挂式纵向牵引缓冲拉杆(9-5)，中心牵引拉杆座(9-4)垂直固连于牵引座连接盘(9-1)的底部中心，前悬臂座(9-2)和后悬臂座(9-3)分别与牵引座连接盘(9-1)的前、后侧壁端面固连，且前悬臂座(9-2)和后悬臂座(9-3)分别通过其各自的悬臂悬垂于牵引座连接盘(9-1)的下方；悬挂式纵向牵引缓冲拉杆(9-5)的一端通过橡胶节点与芯轴牵引拉杆座(10-1)固连，另一端通过橡胶节点与中心牵引拉杆座(9-4)固连；两个二系横向减振器(7)彼此反向布置，其二者以牵引座连接盘(9-1)的垂向旋转中心线为轴，旋转对称地分别与前悬臂座(9-2)和后悬臂座(9-3)固连。

5.如权利要求4所述的一种二系悬挂装置，其特征在于：所述牵引座固定及减振机构(10)包括芯轴牵引拉杆座(10-1)、两个横向橡胶止挡座(10-2)和牵引座基座体(10-3)，芯轴牵引拉杆座(10-1)的下端以及两个横向橡胶止挡座(10-2)均分别垂直固连于牵引座基座体(10-3)的上端；两个横向橡胶止挡座(10-2)关于牵引座基座体(10-3)的垂向轴线中垂面镜像对称，每个横向橡胶止挡座(10-2)上均设有一个彼此相对的横向橡胶止挡块(10-2-1)。

6.如权利要求5所述的一种二系悬挂装置，其特征在于：所述牵引座连接盘(9-1)的垂向旋转中心线与牵引座固定及减振机构(10)的垂向旋转中心线重合，且中心牵引拉杆座(9-4)的左、右两侧分别受到一个对应的横向橡胶止挡块(10-2-1)的碰撞缓冲和限位。

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