CN110979380B - 基于新式一系悬挂和纵置式电机的构架装置 - Google Patents

Abstract

基于新式一系悬挂和纵置式电机的构架装置属于轨道车辆动力转向架的构架装置领域，其包括双向输出轴电机、四个一系钢弹簧、四个一系垂向减振器、两个齿轮箱、两个锻件侧梁、纵置式电机外壳、四个轮对内置式一系悬挂轴箱装置、两个侧梁平衡连杆和四个外壳侧梁连接柱；双向输出轴电机同轴固连于纵置式电机外壳内，两个齿轮箱旋转对称地布置在纵置式电机外壳的两端；双向输出轴电机的前、后输出端分别通过伞齿轮与一个对应的齿轮箱传动连接。本发明不仅能大量节约构架空间，使轮对内置式一系悬挂轴箱装置的紧凑布局得以实施，还有利于降低同步控制两台电机的控制难度，精简电机控制程序，提高电能利用转换效率和控制效率，增强列车的节能环保属性。

Description

基于新式一系悬挂和纵置式电机的构架装置

技术领域

本发明属于轨道车辆动力转向架的构架装置领域，具体涉及一种基于新式一系悬挂和纵置式电机的构架装置。

背景技术

带有牵引电机的轨道车辆转向架俗称为动力转向架，其在设计时不仅需要综合考虑作为承力主体的构架的结构强度和柔性、抗蛇行减振器等各类附属减振部件的作用效果、制动机构安装方式等综合因素，还需针对不同的车型需求，根据列车的理论时速、承重载荷、最小弯道曲率和风雪飞石等路况条件，综合设计动力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10的布局空间、一系/二系悬挂装置的结构形式和布局空间等诸多因素。围绕上述核心思想而展开的各类设计方案，导致了技术迭代更新和不断进步，最终促成了动力转向架设计方案的复杂化，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的创新特征。

早期的轨道客车转向架结构为整体铸件，如图1所示，构架上的铸件侧梁1的主体结构类似张开双翼的飞鸟，其包括一体成型的铸件侧梁中部连接座1-1、位于其侧壁中段的铸件横梁连接座1-3以及两侧对称的铸件轮轴座1-2。铸件侧梁中部连接座1-1的上端面中心设有空簧座孔1-1-1。由于早期铸造技术相对落后，铸件构架及其侧梁面临铸造模具复杂、总体质量大、铸造缺陷多、废品率高，结构强度差等诸多缺点，因而逐步被淘汰。

如图2所示的现代轨道客车转向架，其构架上的焊件侧梁2仍为近似的鸟翼状结构，焊件侧梁2是一种由焊件侧梁下盖板2-1、两块鸟翼状的焊件竖板2-2、多块竖板连接筋板2-3与焊件侧梁上盖板2-4、两个焊件轮轴座2-5和两个焊件侧梁弹簧帽筒2-6共同组焊而成的箱型焊件结构。焊件侧梁上盖板2-4的曲面形状以及焊件侧梁下盖板2-1的曲面形状均与焊件竖板2-2的上/下边缘轮廓线的形状对应匹配。两块焊件竖板2-2均竖直且彼此平行布置，其二者之间通过多块竖板连接筋板2-3焊接固连，且两块焊件竖板2-2的中段设有彼此对应的侧梁焊件横梁管通孔2-2-1。焊件竖板2-2的下端面与焊件侧梁下盖板2-1焊接固连，焊件竖板2-2的上端面与焊件侧梁上盖板2-4的下端面焊接固连。焊件侧梁下盖板水平段2-1-1的两侧端部对称地设有与其成固定倾斜角度的鸟翼结构的焊件侧梁翅根部位2-1-2，每个焊件侧梁翅根部位2-1-2的斜面下端对应焊接固连一个焊件轮轴座2-5。每个焊件侧梁弹簧帽筒2-6均分别与两块鸟翼状的焊件竖板2-2的同一端焊接固连，且在焊件侧梁下盖板2-1的两端还分别开设有与焊件侧梁弹簧帽筒2-6垂向投影轮廓线对应的焊件侧梁下盖板通孔2-1-3。焊件侧梁上盖板2-4由位于中部的焊件侧梁上盖板水平段2-1-1、两侧对称连接的焊件侧梁斜坡段2-1-2以及位于焊件侧梁上盖板水平段2-1-1两端的两个焊件侧梁帽筒端盖2-1-3共同构成。

相较于铸件侧梁1而言，焊件侧梁2具有力学特性好，结构强度高、无需铸造模具等优点，但由于焊件侧梁上盖板2-4、焊件侧梁下盖板2-1、两块焊件竖板2-2其四者曲线或曲面的结构特殊性，导致对焊件侧梁2进行整体组焊时的装夹定位作业相对复杂，其制造过程中，需使用大量定位夹具以确保两块焊件竖板2-2按彼此平行的姿态分别与焊件侧梁下盖板2-1垂直焊接固连，其多块竖板连接筋板2-3以及焊件侧梁弹簧帽筒2-6的定位更是需要额外设计的复杂定位工装才能实现。例如，申请号为2019111040607的中国专利，其公开了一种铁路客车构架侧梁焊接定位工装，其所公开的复杂定位工装结构就是针对上述问题而额外设计的。同样，在焊件侧梁翅根部位2-1-2的斜面下端定位焊接焊件轮轴座2-5的过程也另需专门设计如申请号为2018106872878的中国专利的用于侧梁正装焊接的组对定位工装，或如公开号为CN107378345A的中国专利的转向架侧立板快速组对定位工装或与其二者等效的同类组焊定位工装，方可实施，此类设计和制造都必然带来生产成本的大幅增加。

箱型结构的焊件侧梁2在其焊接冷却过程中，会因焊接冷却时的应力作用影响而出现多方向且不同尺度的扭曲变形，造成箱型焊件侧梁发生拉伸、扭曲、侧倾等多种非对称性的结构尺寸偏差，必须通过额外增加矫正调修作业才能勉强保证焊接质量，尤其是作为后续加工定位基准的侧梁焊件横梁管通孔2-2-1，若不对其进行同轴对齐校准和调修，将导致焊件横梁管无法穿入其中，或者两个焊件横梁管无法保持平行，从而严重影响整个焊接构架的定位基准和后续的机加工精度，甚至造成抗蛇行减振器等对称部件因无法几何对称而不能充分发挥其阻尼作用，进而影响构架的振动特性，削弱转向架的整体使用寿命。但调修作业需要大量的测绘和反复的二次加工作业，其工作量繁重复杂，效率低下。

另一方面，将牵引电机以专用的电机吊座布置在轮对车轴上的安装方式称为轴悬式动力转向架，其多见于需要确保直线电机电磁气隙的磁悬浮列车。而在常规轨道车辆转向架制造领域，则通常采用将牵引电机直接固连于构架横梁上的架悬式动力转向架形式，并采用以构架中心为旋转轴旋转对称地布置前、后两台牵引电机的双电机形式，从而彼此抵消两台电机的反向扭矩，以此优化动力转向架的整体力学稳定性和振动平衡特性。并且，由于现有电机及其齿轮箱占据了常规构架内侧的大部分空间，致使现有的转向架内侧缺少足够的轴箱布局空间，造成轴箱仅能布置在车轴的两个端部，不仅增加了轴箱受损风险，同时也增加了转向架整体的结构尺寸和回转半径，不利于其最小曲线通过能力的提高。同时，不同的列车设计时速要求或不同的侧梁结构形式还会对一系悬挂装置和二系悬挂装置的布局空间和结构形式造成非常大的影响，往往导致旧有的一系/二系悬挂装置的布局方案无法满足安装位置和减振指标的需求，必需推翻旧有参考方案，而做出全新理念的设计改进。

此外，由中国专利CN201038903Y所公开的一种双向输出轴电机，其具有以自身的前、后两个输出轴同时输出转子扭矩的功能，但受制于旧有转向架的结构设计理念和结构限制，此类成熟技术尚未在动力转向架制造领域获得应用。

发明内容

为了解决现有整体铸件侧梁需要设计和制造专用铸造模具，且必须面对总体质量大、铸造缺陷多、废品率高、结构强度差等诸多问题；箱型焊件侧梁会因焊接冷却而造成复杂的扭曲变形和尺寸超差，导致其必须通过繁重且复杂的测绘和调修作业加以矫正的工艺难题；而现有在构架前、后分别固连两台牵引电机的双电机形式，其电机及齿轮箱吊座定位精度需求高、力学设计和布局难度大、焊接变形影响大，还占据了常规构架内侧的大部分空间，致使现有技术的转向架内侧缺少足够的轴箱布局空间，造成轴箱仅能布置在车轴的两个端部，不仅增加了轴箱受损风险，同时也增加了转向架整体的结构尺寸和回转半径，不利于其最小曲线通过能力的提高；并且，受制于旧有转向架的结构设计理念和结构限制，作为成熟技术的双向输出轴电机尚未在动力转向架制造领域获得应用；以及解决不同的列车设计时速要求或不同的侧梁结构形式还会对一系悬挂装置和二系悬挂装置的布局空间和结构形式造成非常大的影响，往往导致旧有的一系/二系悬挂装置的布局方案无法满足安装位置和减振指标的需求的技术问题，本发明提供一种基于新式一系悬挂和纵置式电机的构架装置。

本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：

基于新式一系悬挂和纵置式电机的构架装置，其包括双向输出轴电机、四个一系钢弹簧、四个一系垂向减振器和两个齿轮箱，其特征在于：该装置还包括两个锻件侧梁、纵置式电机外壳、四个轮对内置式一系悬挂轴箱装置、两个侧梁平衡连杆和四个外壳侧梁连接柱；所述双向输出轴电机同轴固连于纵置式电机外壳内，两个齿轮箱旋转对称地布置在纵置式电机外壳的两端；双向输出轴电机的前、后输出端分别通过伞齿轮与一个对应的齿轮箱传动连接；

锻件侧梁包括一体成型的锻件侧梁下盖板、锻件侧梁上盖板、中心单立板、两个锻件帽筒、两个锻件垂向减振器吊座、两个锻件制动器吊座、两个斜向过渡连接座、两个锻件横梁管连接座和多个锻件铣削残留筋板；

锻件侧梁下盖板为倒置的等腰梯形板件框架；锻件侧梁上盖板分别与锻件侧梁下盖板两条腰线部位的中段固连，并成为其倒置等腰梯形的下底边；中心单立板沿锻件侧梁下盖板的板材宽度中心线布置于由锻件侧梁下盖板和锻件侧梁上盖板所共同合围形成的倒置等腰梯形框架内部，锻件侧梁下盖板、锻件侧梁上盖板、中心单立板三者共同形成横断面为工字钢的承力结构，且中心单立板与倒置等腰梯形框架内部的四个面一一对应垂直连接；斜向过渡连接座的上端板为呈钝角的弯折板件，弯折板件的水平段与锻件侧梁下盖板的下盖板腰线上段通过筋板固连，弯折板件的斜段与锻件侧梁上盖板的上端面固连，弯折板件、锻件帽筒的侧壁、下盖板腰线上段、锻件侧梁上盖板共同合围形成一个框架结构；斜向过渡连接座在所述框架结构内部设有与中心单立板共面的垂向加强筋板；在锻件侧梁上盖板上对应锻件侧梁质心中轴线的位置设有锻件空簧安装管座，两个斜向过渡连接座以锻件空簧安装管座为轴线旋转对称布置；在其中一个垂向加强筋板的端面上设有与其垂直固连的锻件横向减振器座；位于中心单立板一侧的锻件侧梁上盖板上，左右对称地设有两个锻件制动器吊座；位于中心单立板另一侧的锻件侧梁上盖板上，左右对称地设有两个平衡杆座孔；锻件帽筒与斜向过渡连接座的外端固连并一体成型，两个锻件帽筒彼此镜像对称布置在同一锻件侧梁的两侧端部，每个锻件帽筒的远端外侧壁上均固连有一个对应的锻件垂向减振器吊座；两个锻件横梁管连接座镜像对称地垂直贯穿并固连于中心单立板的中部；多个锻件铣削残留筋板均两两一组，每一组锻件铣削残留筋板均成双成对地垂直固连于中心单立板或垂向加强筋板的两个侧壁端面上；位于垂向加强筋板上的每个锻件铣削残留筋板，其两端均与弯折板件和下盖板腰线上段分别连接；位于中心单立板中心线两侧的两组锻件铣削残留筋板，其两端与锻件侧梁下盖板和锻件侧梁上盖板均分别连接；位于中心单立板上的其余多组锻件铣削残留筋板则均以对应的一个锻件横梁管连接座为中心并呈放射线状将锻件横梁管连接座与锻件侧梁上盖板或锻件侧梁下盖板连接起来；锻件横梁管连接座的端部设有接口法兰盘；

所述两个锻件侧梁平行布置于纵置式电机外壳的两侧，其二者以通过动力转向架质心的垂向中心线旋转对称布置，且其二者各自的平衡杆座孔彼此相对；每两个互为镜像布置的外壳侧梁连接柱共同构成一组，且其二者的邻近端均沿纵置式电机外壳中段的同一条水平直径垂直固连于纵置式电机外壳的外径侧壁上，每个外壳侧梁连接柱的另一端均与两个锻件侧梁上各自的一个对应的锻件横梁管连接座通过螺栓同轴固连；

所述两个侧梁平衡连杆彼此平行且相对布置，每个侧梁平衡连杆的两端分别与两个锻件侧梁上各自的一个对应的平衡杆座孔轴连；

所述每个轮对内置式一系悬挂轴箱装置均用于将一一对应的一个一系钢弹簧和一个一系垂向减振器以悬挂的方式安装在一个对应的锻件帽筒下方；每个一系垂向减振器的上端均与一个对应的锻件垂向减振器吊座转动连接，一系垂向减振器的下端与其对应的轮对内置式一系悬挂轴箱装置的外端转动连接；每个一系钢弹簧的上端均插入一个对应的锻件帽筒内部并与其同轴连接；每个一系钢弹簧的下端均固连于一个对应的轮对内置式一系悬挂轴箱装置上；

每个齿轮箱均与一个轮对上的车轴同轴固连，其用于向轮对提供旋转驱动力；每个轮对的车轴两端均分别与一个对应轮对内置式一系悬挂轴箱装置的内置轴承转动连接。

上述轮对内置式一系悬挂轴箱装置包括卡箍式轴箱、轴箱外端垂向减振器座、轴箱顶部一系弹簧定位座、卡箍侧梁衔接轴座、卡箍侧梁连杆和卡箍悬挂轴座，轴箱顶部一系弹簧定位座的下方与卡箍式轴箱径向外侧壁的顶部垂直固连；轴箱外端垂向减振器座和卡箍侧梁衔接轴座分别固连于卡箍式轴箱径向外侧壁的左、右两侧；卡箍侧梁连杆的两端分别与卡箍侧梁衔接轴座以及卡箍悬挂轴座轴连；每个轮对内置式一系悬挂轴箱装置上的卡箍悬挂轴座均与一个对应的锻件侧梁下盖板固连，每个卡箍侧梁连杆均与一个对应一系垂向减振器的下部轴连；每个轴箱顶部一系弹簧定位座的上端均与一个对应一一系钢弹簧的底部同轴固连。

上述卡箍式轴箱包括半环形下卡箍、半环形上卡箍和轮轴轴承；半环形下卡箍和半环形上卡箍彼此扣合并共同形成轴箱腔体，轴箱腔体的内侧壁与轮轴轴承的轴承外圈同轴固连；轴箱顶部一系弹簧定位座是带有弹簧定位芯轴的圆盘结构，其圆盘下部垂直固连于半环形上卡箍径向外侧壁的顶部，且轴箱顶部一系弹簧定位座芯轴的轴线垂直于卡箍式轴箱的卡箍轴线；所述位于同一个锻件侧梁两侧的两个卡箍侧梁衔接轴座，其二者的中心连线与该锻件侧梁上两个锻件横梁管连接座的中心连线重合。

上述锻件侧梁下盖板与水平面的夹角α1的夹角取值范围是40°至50°，其最佳值为45°。

上述卡箍侧梁衔接轴座与卡箍式轴箱二者的中心连线与水平面所成锐角α2的夹角取值范围是12°至15°，其最佳值为13°。

上述中心单立板的梯形的高度值是锻件侧梁下盖板梯形高度值的65％。

本发明的有益效果是：该基于新式一系悬挂和纵置式电机的构架装置通过诸多创新的布局设计突破了旧有转向架的传统结构和理念限制，其锻件侧梁由一整块预制的锻造钢材毛坯件，经多步铣削或钻孔的机加工工序制造生成，充分发挥了现代机床加工精度好，作业效率高，可满足全部筋板和深孔铣削的优良特性，从而克服了整体铸件侧梁需要设计和制造专用铸造模具，且总体质量大、铸造缺陷多、废品率高、结构强度差，以及传统箱型焊件侧梁因焊接冷却而导致复杂的扭曲变形和尺寸超差，造成其必须通过繁重且复杂的测绘和调修作业加以矫正的两项固有工艺难题。

本发明的纵置式双向动力输出电机机构采用纵置式电机外壳将作为成熟技术的双向输出轴电机首次成功应用在动力转向架制造领域，从而充分利用此类电机双向输出的优良特性，取代传统动力转向架的双电机布局方式，不仅能大量节约构架空间，使轮对内置式一系悬挂轴箱装置的紧凑布局得以实施，还有利于降低同步控制两台电机的控制难度，精简电机控制程序，提高电能利用转换效率和控制效率，增强列车的节能环保属性。

平行于锻件侧梁的纵置式电机外壳不仅作为双向输出轴电机的容纳安装机构，还改变了传统动力转向架上通过两根粗大横梁垂直连接两个侧梁的旧有H型构架形式，从而使纵置式电机外壳在两个侧梁平衡连杆辅助下代替了传统横梁，并使本发明的整体构架获得全新的纵向震动特性，进而有效消除由锻件侧梁和纵置式电机外壳产生的横向和纵向振动，将转向架对车体的振动影响程度降到最低并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，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。

纵置式电机外壳的两侧分别通过对应外壳侧梁连接柱与两个锻件侧梁上各自的一个对应的锻件横梁管连接座通过螺栓同轴固连，不仅提高了安装效率，同时也避免了焊接变形对构架结构的影响，该结构设计代替传统焊接横梁，可大幅减少在横梁上定位和焊接电机吊座及齿轮箱吊座的传统工序，并显著缩小构架轮廓体积和回转半径，提高其曲线通过能力。

本发明的纵置式电机外壳能给轴箱内置式一系悬挂机构提供恰当的布局空间，使得一系悬挂轴箱装置直接安装在锻件侧梁的下方而非外侧，不仅有效降低了转向架整体的结构尺寸和回转半径，也使该转向架的曲线通过能力获得了进一步的提升。

本发明的基于新式一系悬挂和纵置式电机的构架装置在其工艺制造指标中，明确给定锻件侧梁下盖板与水平面的夹角α1的取值范围是40°至50°，其最佳值为45°，中心单立板的梯形的高度值是锻件侧梁下盖板梯形高度值的65％，这些核心数据均为通过大量试验总结获得的最佳经验参数，能最大程度地优化转向架的整体震动特性，是研发投入的结晶和证明。

此外，该基于新式一系悬挂和纵置式电机的构架装置作为一种全新的转向架构架设计形式，其将两个锻件侧梁、和纵置式双向动力输出电机机构的制造方案可实现模块化，不同的模块单元可以独立实施标准化生产，有利于实现流水线制造，从而大幅提高生产效率，降低生产成本，创造经济价值。

附图说明

图1是现有铸件侧梁的立体结构示意图；

图2是现有焊件侧梁的立体结构示意图；

图3是本发明基于新式一系悬挂和纵置式电机的构架装置的立体结构示意图；

图4是本发明基于新式一系悬挂和纵置式电机的构架装置的装配爆炸示意图；

图5是本发明锻件侧梁的主视图；

图6是本发明锻件侧梁的立体结构示意图；

图7是本发明锻件侧梁在另一翻转视角下的立体结构示意图；

图8是图6的俯视图；

图9是本发明纵置式双向动力输出电机机构的立体结构示意图；

图10是本发明轴箱内置式一系悬挂机构的主视图；

图11是本发明基于新式一系悬挂和纵置式电机的构架装置的应用示意图；

图12是图11的装配爆炸示意图。

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3至图10所示，本发明的基于新式一系悬挂和纵置式电机的构架装置包括双向输出轴电机、两个齿轮箱10、四个一系钢弹簧8、四个一系垂向减振器9、两个锻件侧梁3、纵置式电机外壳4、四个轮对内置式一系悬挂轴箱装置5、两个侧梁平衡连杆6和四个外壳侧梁连接柱7；所述双向输出轴电机同轴固连于纵置式电机外壳4内，两个齿轮箱10旋转对称地布置在纵置式电机外壳4的两端；双向输出轴电机的前、后输出端分别通过伞齿轮与一个对应的齿轮箱10传动连接。

锻件侧梁3包括一体成型的锻件侧梁下盖板3-1、锻件侧梁上盖板3-2、中心单立板3-3、两个锻件帽筒3-4、两个锻件垂向减振器吊座3-5、两个锻件制动器吊座3-6、两个斜向过渡连接座3-7、两个锻件横梁管连接座3-8和多个锻件铣削残留筋板3-9。

锻件侧梁下盖板3-1为倒置的等腰梯形板件框架；锻件侧梁上盖板3-2分别与锻件侧梁下盖板3-1两条腰线部位的中段固连，并成为其倒置等腰梯形的下底边；中心单立板3-3沿锻件侧梁下盖板3-1的板材宽度中心线布置于由锻件侧梁下盖板3-1和锻件侧梁上盖板3-2所共同合围形成的倒置等腰梯形框架内部，锻件侧梁下盖板3-1、锻件侧梁上盖板3-2、中心单立板3-3三者共同形成横断面为工字钢的承力结构，且中心单立板3-3与倒置等腰梯形框架内部的四个面一一对应垂直连接；斜向过渡连接座3-7的上端板为呈钝角的弯折板件3-7-1，弯折板件3-7-1的水平段与锻件侧梁下盖板3-1的下盖板腰线上段3-1-1通过筋板固连，弯折板件3-7-1的斜段与锻件侧梁上盖板3-2的上端面固连，弯折板件3-7-1、锻件帽筒3-4的侧壁、下盖板腰线上段3-1-1、锻件侧梁上盖板3-2共同合围形成一个框架结构；斜向过渡连接座3-7在所述框架结构内部设有与中心单立板3-3共面的垂向加强筋板3-7-2；在锻件侧梁上盖板3-2上对应锻件侧梁3质心中轴线的位置设有锻件空簧安装管座3-2-1，两个斜向过渡连接座3-7以锻件空簧安装管座3-2-1为轴线旋转对称布置；在其中一个垂向加强筋板3-7-2的端面上设有与其垂直固连的锻件横向减振器座3-7-3；位于中心单立板3-3一侧的锻件侧梁上盖板3-2上，左右对称地设有两个锻件制动器吊座3-6；位于中心单立板3-3另一侧的锻件侧梁上盖板3-2上，左右对称地设有两个平衡杆座孔3-2-2；锻件帽筒3-4与斜向过渡连接座3-7的外端固连并一体成型，两个锻件帽筒3-4彼此镜像对称布置在同一锻件侧梁3的两侧端部，每个锻件帽筒3-4的远端外侧壁上均固连有一个对应的锻件垂向减振器吊座3-5；两个锻件横梁管连接座3-8镜像对称地垂直贯穿并固连于中心单立板3-3的中部；多个锻件铣削残留筋板3-9均两两一组，每一组锻件铣削残留筋板3-9均成双成对地垂直固连于中心单立板3-3或垂向加强筋板3-7-2的两个侧壁端面上；位于垂向加强筋板3-7-2上的每个锻件铣削残留筋板3-9，其两端均与弯折板件3-7-1和下盖板腰线上段3-1-1分别连接；位于中心单立板3-3中心线两侧的两组锻件铣削残留筋板3-9，其两端与锻件侧梁下盖板3-1和锻件侧梁上盖板3-2均分别连接；位于中心单立板3-3上的其余多组锻件铣削残留筋板3-9则均以对应的一个锻件横梁管连接座3-8为中心并呈放射线状将锻件横梁管连接座3-8与锻件侧梁上盖板3-2或锻件侧梁下盖板3-1连接起来；锻件横梁管连接座3-8的端部设有接口法兰盘3-8-1。

所述两个锻件侧梁3平行布置于纵置式电机外壳4的两侧，其二者以通过动力转向架质心的垂向中心线旋转对称布置，且其二者各自的平衡杆座孔3-2-2彼此相对；每两个互为镜像布置的外壳侧梁连接柱7共同构成一组，且其二者的邻近端均沿纵置式电机外壳4中段的同一条水平直径垂直固连于纵置式电机外壳4的外径侧壁上，每个外壳侧梁连接柱7的另一端均与两个锻件侧梁3上各自的一个对应的锻件横梁管连接座3-8通过螺栓同轴固连。

两个侧梁平衡连杆6彼此平行且相对布置，每个侧梁平衡连杆6的两端分别与两个锻件侧梁3上各自的一个对应的平衡杆座孔3-2-2轴连；每个轮对内置式一系悬挂轴箱装置5均用于将一一对应的一个一系钢弹簧8和一个一系垂向减振器9以悬挂的方式安装在一个对应的锻件帽筒3-4下方；每个一系垂向减振器9的上端均与一个对应的锻件垂向减振器吊座3-5转动连接，一系垂向减振器9的下端与其对应的轮对内置式一系悬挂轴箱装置5的外端转动连接；每个一系钢弹簧8的上端均插入一个对应的锻件帽筒3-4内部并与其同轴连接；每个一系钢弹簧8的下端均固连于一个对应的轮对内置式一系悬挂轴箱装置5上。

每个齿轮箱10均与一个轮对11上的车轴同轴固连，其用于向轮对11提供旋转驱动力；每个轮对11的车轴两端均分别与一个对应轮对内置式一系悬挂轴箱装置5的内置轴承转动连接。

轮对内置式一系悬挂轴箱装置5包括卡箍式轴箱5-1、轴箱外端垂向减振器座5-2、轴箱顶部一系弹簧定位座5-3、卡箍侧梁衔接轴座5-4、卡箍侧梁连杆5-5和卡箍悬挂轴座5-6，轴箱顶部一系弹簧定位座5-3的下方与卡箍式轴箱5-1径向外侧壁的顶部垂直固连；轴箱外端垂向减振器座5-2和卡箍侧梁衔接轴座5-4分别固连于卡箍式轴箱5-1径向外侧壁的左、右两侧；卡箍侧梁连杆5-5的两端分别与卡箍侧梁衔接轴座5-4以及卡箍悬挂轴座5-6轴连；每个轮对内置式一系悬挂轴箱装置5上的卡箍悬挂轴座5-6均与一个对应的锻件侧梁下盖板3-1固连，每个卡箍侧梁连杆5-5均与一个对应一系垂向减振器9的下部轴连；每个轴箱顶部一系弹簧定位座5-3的上端均与一个对应一一系钢弹簧8的底部同轴固连。

卡箍式轴箱5-1包括半环形下卡箍5-1-1、半环形上卡箍5-1-2和轮轴轴承；半环形下卡箍5-1-1和半环形上卡箍5-1-2彼此扣合并共同形成轴箱腔体，轴箱腔体的内侧壁与轮轴轴承的轴承外圈同轴固连；轴箱顶部一系弹簧定位座5-3是带有弹簧定位芯轴的圆盘结构，其圆盘下部垂直固连于半环形上卡箍5-1-2径向外侧壁的顶部，且轴箱顶部一系弹簧定位座5-3芯轴的轴线垂直于卡箍式轴箱5-1的卡箍轴线；所述位于同一个锻件侧梁3两侧的两个卡箍侧梁衔接轴座5-4，其二者的中心连线与该锻件侧梁3上两个锻件横梁管连接座3-8的中心连线重合。

锻件侧梁下盖板3-1与水平面的夹角α1的夹角取值范围是40°至50°，其最佳值为45°。卡箍侧梁衔接轴座5-4与卡箍式轴箱5-1二者的中心连线与水平面所成锐角α2的夹角取值范围是12°至15°，其最佳值为13°。

中心单立板3-3的梯形的高度值是锻件侧梁下盖板3-1梯形高度值的65％。

锻件侧梁3上的全部锻件侧梁下盖板3-1、锻件侧梁上盖板3-2、中心单立板3-3、两个锻件帽筒3-4、两个锻件垂向减振器吊座3-5、两个锻件制动器吊座3-6、两个斜向过渡连接座3-7、两个锻件横梁管连接座3-8和多个锻件铣削残留筋板3-9结构，均分别由初始的一整块锻造钢材毛坯件，经多步铣削或钻孔的机加工工序处理制造生成。

具体应用本发明的基于新式一系悬挂和纵置式电机的构架装置时，采用材质为Q355型号的锻造钢材毛坯件生成锻件侧梁3，锻件侧梁下盖板3-1、锻件侧梁上盖板3-2、中心单立板3-3、两个锻件帽筒3-4和锻件铣削残留筋板3-9的板件厚度均为20至30mm，其最佳值为25mm。

具体使用时如图图11和图12所示，先在该基于新式一系悬挂和纵置式电机的构架装置的每一个锻件侧梁3的两端均分别安装一个轴箱内置式一系悬挂机构，并使锻件侧梁3及其两侧的轴箱内置式一系悬挂机构三者共同构成一个锻件侧梁及轴箱装置。每个轴箱内置式一系悬挂机构均包含一个轮对内置式一系悬挂轴箱装置5以及与其匹配对应的一系钢弹簧8和一系垂向减振器9。

此后，将每个一系垂向减振器9的上端均与一个对应的锻件垂向减振器吊座3-5轴连，一系垂向减振器9的下端与其对应的轮对内置式一系悬挂轴箱装置5的外端转动连接；每个一系钢弹簧8的上端均插入一个对应的锻件帽筒3-4内部并与其同轴连接；每个一系钢弹簧8的下端均固连于一个对应的轮对内置式一系悬挂轴箱装置5上。轮对内置式一系悬挂轴箱装置5的内侧通过连杆和轴座固连于锻件侧梁下盖板3-1等腰梯形的腰线外侧。

然后，将每个锻件横梁管连接座3-8端部的接口法兰盘3-8-1分别与纵置式电机外壳4侧部的一个对应的外壳侧梁连接柱7通过螺栓固连。最后，将两套锻件侧梁及轴箱装置平行且互为镜像地布置于纵置式电机外壳4的两侧，并使其二者各自的平衡杆座孔1-2-2彼此相对。使每个侧梁平衡连杆6的两端分别与左、右两个锻件侧梁装置1上对应的平衡杆座孔1-2-2转动连接，并将每个轮对11车轴的两端均分别与一个对应轮对内置式一系悬挂轴箱装置5的内置轴承转动连接，即可完成整个转向架核心结构的组装作业，并可开始后续的抗蛇行减振器、制动夹钳单元和空气弹簧等附属部件的安装。

Claims (8)

1.基于新式一系悬挂和纵置式电机的构架装置，其包括双向输出轴电机、四个一系钢弹簧(8)、四个一系垂向减振器(9)和两个齿轮箱(10)，其特征在于：该装置还包括两个锻件侧梁(3)、纵置式电机外壳(4)、四个轮对内置式一系悬挂轴箱装置(5)、两个侧梁平衡连杆(6)和四个外壳侧梁连接柱(7)；所述双向输出轴电机同轴固连于纵置式电机外壳(4)内，两个齿轮箱(10)旋转对称地布置在纵置式电机外壳(4)的两端；双向输出轴电机的前、后输出端分别通过伞齿轮与一个对应的齿轮箱(10)传动连接；

锻件侧梁(3)包括一体成型的锻件侧梁下盖板(3-1)、锻件侧梁上盖板(3-2)、中心单立板(3-3)、两个锻件帽筒(3-4)、两个锻件垂向减振器吊座(3-5)、两个锻件制动器吊座(3-6)、两个斜向过渡连接座(3-7)、两个锻件横梁管连接座(3-8)和多个锻件铣削残留筋板(3-9)；

锻件侧梁下盖板(3-1)为倒置的等腰梯形板件框架；锻件侧梁上盖板(3-2)分别与锻件侧梁下盖板(3-1)两条腰线部位的中段固连，并成为其倒置等腰梯形的下底边；中心单立板(3-3)沿锻件侧梁下盖板(3-1)的板材宽度中心线布置于由锻件侧梁下盖板(3-1)和锻件侧梁上盖板(3-2)所共同合围形成的倒置等腰梯形框架内部，锻件侧梁下盖板(3-1)、锻件侧梁上盖板(3-2)、中心单立板(3-3)三者共同形成横断面为工字钢的承力结构，且中心单立板(3-3)与倒置等腰梯形框架内部的四个面一一对应垂直连接；斜向过渡连接座(3-7)的上端板为呈钝角的弯折板件(3-7-1)，弯折板件(3-7-1)的水平段与锻件侧梁下盖板(3-1)的下盖板腰线上段(3-1-1)通过筋板固连，弯折板件(3-7-1)的斜段与锻件侧梁上盖板(3-2)的上端面固连，弯折板件(3-7-1)、锻件帽筒(3-4)的侧壁、下盖板腰线上段(3-1-1)、锻件侧梁上盖板(3-2)共同合围形成一个框架结构；斜向过渡连接座(3-7)在所述框架结构内部设有与中心单立板(3-3)共面的垂向加强筋板(3-7-2)；在锻件侧梁上盖板(3-2)上对应锻件侧梁(3)质心中轴线的位置设有锻件空簧安装管座(3-2-1)，两个斜向过渡连接座(3-7)以锻件空簧安装管座(3-2-1)为轴线旋转对称布置；在其中一个垂向加强筋板(3-7-2)的端面上设有与其垂直固连的锻件横向减振器座(3-7-3)；位于中心单立板(3-3)一侧的锻件侧梁上盖板(3-2)上，左右对称地设有两个锻件制动器吊座(3-6)；位于中心单立板(3-3)另一侧的锻件侧梁上盖板(3-2)上，左右对称地设有两个平衡杆座孔(3-2-2)；锻件帽筒(3-4)与斜向过渡连接座(3-7)的外端固连并一体成型，两个锻件帽筒(3-4)彼此镜像对称布置在同一锻件侧梁(3)的两侧端部，每个锻件帽筒(3-4)的远端外侧壁上均固连有一个对应的锻件垂向减振器吊座(3-5)；两个锻件横梁管连接座(3-8)镜像对称地垂直贯穿并固连于中心单立板(3-3)的中部；多个锻件铣削残留筋板(3-9)均两两一组，每一组锻件铣削残留筋板(3-9)均成双成对地垂直固连于中心单立板(3-3)或垂向加强筋板(3-7-2)的两个侧壁端面上；位于垂向加强筋板(3-7-2)上的每个锻件铣削残留筋板(3-9)，其两端均与弯折板件(3-7-1)和下盖板腰线上段(3-1-1)分别连接；位于中心单立板(3-3)中心线两侧的两组锻件铣削残留筋板(3-9)，其两端与锻件侧梁下盖板(3-1)和锻件侧梁上盖板(3-2)均分别连接；位于中心单立板(3-3)上的其余多组锻件铣削残留筋板(3-9)则均以对应的一个锻件横梁管连接座(3-8)为中心并呈放射线状将锻件横梁管连接座(3-8)与锻件侧梁上盖板(3-2)或锻件侧梁下盖板(3-1)连接起来；锻件横梁管连接座(3-8)的端部设有接口法兰盘(3-8-1)；

所述两个锻件侧梁(3)平行布置于纵置式电机外壳(4)的两侧，其二者以通过动力转向架质心的垂向中心线旋转对称布置，且其二者各自的平衡杆座孔(3-2-2)彼此相对；每两个互为镜像布置的外壳侧梁连接柱(7)共同构成一组，且其二者的邻近端均沿纵置式电机外壳(4)中段的同一条水平直径垂直固连于纵置式电机外壳(4)的外径侧壁上，每个外壳侧梁连接柱(7)的另一端均与两个锻件侧梁(3)上各自的一个对应的锻件横梁管连接座(3-8)通过螺栓同轴固连；

所述两个侧梁平衡连杆(6)彼此平行且相对布置，每个侧梁平衡连杆(6)的两端分别与两个锻件侧梁(3)上各自的一个对应的平衡杆座孔(3-2-2)轴连；

所述每个轮对内置式一系悬挂轴箱装置(5)均用于将一一对应的一个一系钢弹簧(8)和一个一系垂向减振器(9)以悬挂的方式安装在一个对应的锻件帽筒(3-4)下方；每个一系垂向减振器(9)的上端均与一个对应的锻件垂向减振器吊座(3-5)转动连接，一系垂向减振器(9)的下端与其对应的轮对内置式一系悬挂轴箱装置(5)的外端转动连接；每个一系钢弹簧(8)的上端均插入一个对应的锻件帽筒(3-4)内部并与其同轴连接；每个一系钢弹簧(8)的下端均固连于一个对应的轮对内置式一系悬挂轴箱装置(5)上；

每个齿轮箱(10)均与一个轮对(11)上的车轴同轴固连，其用于向轮对(11)提供旋转驱动力；每个轮对(11)的车轴两端均分别与一个对应轮对内置式一系悬挂轴箱装置(5)的内置轴承转动连接。

2.如权利要求1所述的基于新式一系悬挂和纵置式电机的构架装置，其特征在于：所述轮对内置式一系悬挂轴箱装置(5)包括卡箍式轴箱(5-1)、轴箱外端垂向减振器座(5-2)、轴箱顶部一系弹簧定位座(5-3)、卡箍侧梁衔接轴座(5-4)、卡箍侧梁连杆(5-5)和卡箍悬挂轴座(5-6)，轴箱顶部一系弹簧定位座(5-3)的下方与卡箍式轴箱(5-1)径向外侧壁的顶部垂直固连；轴箱外端垂向减振器座(5-2)和卡箍侧梁衔接轴座(5-4)分别固连于卡箍式轴箱(5-1)径向外侧壁的左、右两侧；卡箍侧梁连杆(5-5)的两端分别与卡箍侧梁衔接轴座(5-4)以及卡箍悬挂轴座(5-6)轴连；每个轮对内置式一系悬挂轴箱装置(5)上的卡箍悬挂轴座(5-6)均与一个对应的锻件侧梁下盖板(3-1)固连，每个卡箍侧梁连杆(5-5)均与一个对应一系垂向减振器(9)的下部轴连；每个轴箱顶部一系弹簧定位座(5-3)的上端均与一个对应一一系钢弹簧(8)的底部同轴固连。

3.如权利要求2所述的基于新式一系悬挂和纵置式电机的构架装置，其特征在于：所述卡箍式轴箱(5-1)包括半环形下卡箍(5-1-1)、半环形上卡箍(5-1-2)和轮轴轴承；半环形下卡箍(5-1-1)和半环形上卡箍(5-1-2)彼此扣合并共同形成轴箱腔体，轴箱腔体的内侧壁与轮轴轴承的轴承外圈同轴固连；轴箱顶部一系弹簧定位座(5-3)是带有弹簧定位芯轴的圆盘结构，其圆盘下部垂直固连于半环形上卡箍(5-1-2)径向外侧壁的顶部，且轴箱顶部一系弹簧定位座(5-3)芯轴的轴线垂直于卡箍式轴箱(5-1)的卡箍轴线；位于同一个锻件侧梁(3)两侧的两个卡箍侧梁衔接轴座(5-4)，其二者的中心连线与该锻件侧梁(3)上两个锻件横梁管连接座(3-8)的中心连线重合。

4.如权利要求3所述的基于新式一系悬挂和纵置式电机的构架装置，其特征在于：所述锻件侧梁下盖板(3-1)与水平面的夹角α1的夹角取值范围是40°至50°，其最佳值为45°。

5.如权利要求3所述的基于新式一系悬挂和纵置式电机的构架装置，其特征在于：所述卡箍侧梁衔接轴座(5-4)与卡箍式轴箱(5-1)二者的中心连线与水平面所成锐角α2的夹角取值范围是12°至15°，其最佳值为13°。

6.如权利要求5所述的基于新式一系悬挂和纵置式电机的构架装置，其特征在于：所述中心单立板(3-3)的梯形的高度值是锻件侧梁下盖板(3-1)梯形高度值的65％。

7.如权利要求6所述的基于新式一系悬挂和纵置式电机的构架装置，其特征在于：所述锻件侧梁(3)上的全部锻件侧梁下盖板(3-1)、锻件侧梁上盖板(3-2)、中心单立板(3-3)、两个锻件帽筒(3-4)、两个锻件垂向减振器吊座(3-5)、两个锻件制动器吊座(3-6)、两个斜向过渡连接座(3-7)、两个锻件横梁管连接座(3-8)和多个锻件铣削残留筋板(3-9)结构，均分别由初始的一整块锻造钢材毛坯件，经多步铣削或钻孔的机加工工序处理制造生成。

8.如权利要求7所述的基于新式一系悬挂和纵置式电机的构架装置，其特征在于：锻件侧梁下盖板(3-1)、锻件侧梁上盖板(3-2)、中心单立板(3-3)、两个锻件帽筒(3-4)和锻件铣削残留筋板(3-9)的板件厚度均为20至30mm，其最佳值为25mm。

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