CN1110423C - 交叉锚固件铁路转向架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种交叉锚固件铁路转向架(10)。该转向架(10)具有大致U形的副架(28)，该副架被连接到转向架的轴箱(18)上。副架本身通过基本上位于转向架的对角线(36)上的交叉锚固件(30)相互连接。交叉锚固件(30)在基本上位于转向架车轴(24)的平面(60)内的连接点(58)处被连接到U形副架(28)上，从而交叉锚固件本身基本上位于该平面内。

Description

交叉锚固件铁路转向架

发明的背景

本发明涉及一交叉锚固件铁路转向架。

具有锥形或曲面形轮周的铁路转向架轮对由于轮对的内、外车轮的滚动半径的差别，因而具有在弯曲轨道上自动调整的能力。但是，对于动力稳定性，轮对必需以这样的一方式悬挂到转向架上，即通过仔细地选择悬架的柔性来允许在水平面内具有柔性，以确保足够的转弯特性和稳定性。虽然纵向的高柔性能改善转弯特性，但其降低了轴间剪切刚度，进而降低了高速时的摆动稳定性。在三件式转向架的情况中尤其如此，其中侧架与摇枕之间的连接采用摩擦楔，其在转向架的轮对之间仅提供有限的剪切刚度。

为了提供较高水平的轴间剪切刚度，通常的做法是至少在窄轨转向架中，即在1067mm窄轨轨道上行驶的转向架中，采用在对角相对的轴箱之间倾斜地连接的所谓的交叉锚固件。由于空间约束，U形副架被连接到轮对的轴箱上并且交叉锚固件用销铰链到副架的角部。

需要将交叉锚固件销接到U形副架的角部，因为采用这种布置可以在转向架装配过程中经转向架侧架上的标准窗口插入交叉锚固件。

虽然上述交叉锚固件设计在窄轨转向架上能适当地操作，但当应用于标准轨距(1435mm)或宽轨轨距(1676mm)的转向架时其具有几个固有的不足，因此该设计在这些应用中受到了限制。可注意到已知的交叉锚固件设计、特别是在标准和宽轨轨距应用中的下列缺点：

1.尽管交叉锚固件在窄轨应用中被销接到U形副架的角部，但在标准与宽轨轨距应用中这是不需要的。原因之一是交叉锚固件的增大的长度增大了其在所作用的压缩负荷下弯曲的趋势。该问题由于交叉锚固件与纵向之间角度的增大会增大作用在交叉锚固件上的力而加剧了，其中交叉锚固件与纵向之间的角度是因转向架宽度的增大而增大的。

2.在传统的设计中，副架在交叉锚固件的连接点处被分叉，以容纳交叉锚固件的端部。交叉锚固件的端部通过圆柱形销被销接在副架上，其中圆柱形销在弹性的、通常是弹性橡胶衬套内运动。由于副架的角部靠近空间有限的制动蹄，因此需要交叉锚固件位于与车轴本身的平面隔开的平面内。

作用于圆柱形销上的联结器由于该偏置而导致衬套的边缘磨损。虽然该磨损在窄轨应用中可以容忍，但在标准与宽轨轨距应用中交叉锚固件内的较大的力以及在这种应用中增大的制动力会导致不能接受的磨损率。

3.在使用传统的“翼型”轴箱时，每一U形副架与轴箱组件直接倚靠在轮对的枢轴滚子轴承上，由此增大了非悬挂质量与轮对的惯性偏转力矩。这具有一非稳定作用。在标准与宽轨轨距应用中，该作用更加有害，因为轮对已变重，U形副架更大，并且对于同样程度的刚性而必需制造得更坚固。

本发明致力于解决这些问题并且提供适用于标准与宽轨轨距应用的一交叉锚固件转向架。

发明的概述

根据本发明提供了一种交叉锚固件铁路转向架，其包括大致U形的副架，该副架被连接到转向架的轴箱上，该轴箱通过交叉锚固件相互连接，并且每一交叉锚固件包括多个副架元件，其中交叉锚固件基本上作用在转向架的对角线上并且在基本上位于转向架车轴平面内的连接点处被连接到U形副架上，从而交叉锚固件本身基本上位于该平面内，其特征是：每一U形副架的副架元件通过销刚性地相互连接，交叉锚固件连接到所述的销上。

一般地，交叉锚固件在球轴承处被连接到U形副架上，并且球轴承设置在由副架支承的向下悬臂的销的下端。

本说明书中使用的术语“对角线”是指在平面内对角地延伸的一假想线，其从转向架一侧上的一轮对的一轴箱的中央向在转向架另一侧上的另一轮对的轴箱中央延伸。

进一步根据本发明，每一U形副架包括两个L形件，每一L形件的一第一臂被连接到一轴箱上并且该L形件的另一即第二臂横向地邻近转向架的摇枕延伸；还包括用于刚性地相互连接这些L形件的第二臂的装置。在一实施例中，一L形件的第二臂终止于由上、下元件限定的一分叉处，并且另一L形件的第二臂包括被容纳在该分叉内在上、下元件之间的一延伸件，并且通过向下悬臂的销在隔开的位置被连接到上、下元件上，交叉锚固件的端部连接到所述的销上。

在另一实施例中，第二臂延伸超过交叉锚固件的连接点，并且一连杆的端部被不可转动地连接到臂的端部上，从而将L形件相互刚性地连接。

本发明的交叉锚固件铁路转向架通常被设计成一标准轨距的转向架或者一宽轨轨距的转向架。该转向架可以是一个三件式转向架，其带有被安装到侧架上的一中央摇枕，轮对在翼型轴箱处被悬挂在侧架上，U形副架的端部被连接到翼型轴箱上。或者，该转向架可以是一个三件式转向架，其带有被安装到侧架上的一中央摇枕，侧架经轴承安装座和剪切垫被悬挂到枢轴滚子轴承上，其中剪切垫相对于垂直线倾斜，U形副架的端部被连接到轴承安装座上。

在一优选实施例中，转向架包括偏转约束装置，其对转向架的轮对的相对偏转运动提供一约束，该偏转约束装置以一递减的方式操作。

该偏转约束装置对于每一轮对的每一端可以包括：一螺旋弹簧，该弹簧被扭转地预加载并具有相应的内端与外端；在一U形副架与每一弹簧的内端之间作用的一元件以及在一轴箱或轴承安装座与每一弹簧的外端之间作用的一元件；弹簧被布置成对于相对小的偏转向轮对施加一相对大的偏转约束力，此后对于接下来的偏转向轮对施加一相对小的偏转约束力。

附图的简要描述

下面仅通过例子的方式参照附图更详细地描述本发明。

图中：

图1表示根据本发明的一自动转向的三件式交叉锚固件转向架的一顶视透视图；

图2表示类似于图1的一视图，但省去了摇枕与转向架的一侧架；

图3表示一局部剖开的局部侧视图，表示U形副架的L形件的轴箱连接；

图4表示轴箱连接的一局部剖开的纵向视图；

图5表示转向架的一局部用虚线表示的平面图；

图6表示交叉锚固件连接的一实施例的一详细视图；

图7表示交叉锚固件连接的另一实施例的一局部平面图；

图8表示图7的实施例的一剖视详细视图；

图9表示根据本发明的装有一递减偏转约束装置的一交叉锚固件铁路转向架；

图10表示图9所示的布置的一侧视图；

图11表示图9的布置在一内部视图中的详细情况；

图12表示图9的布置在一外部视图中的详细情况；和

图13表示交叉锚固件铁路转向架的另一实施例的一局部侧视图，该转向架包括一修改的轴箱悬架。

优选实施例的描述

参照图1，根据本发明的一个三件式自动转向交叉锚固件转向架10具有一横向摇枕12与侧架14，其中轮对16在轴箱壳体18处被悬挂到侧架14上。

还参照图3，每一轴箱壳体18包括容纳用于一轮对16的车轴24的枢轴滚子轴承22的一承载鞍20。转向架的侧架被悬挂在轮对的弹性元件26上，该弹性元件在垂直方向、横向和纵向提供弹性。转向架10还包括一对U形副架28，其端部连接到轴箱壳体18上，并且交叉锚固件30在转向架的几何中心相互上下交叉(参见图2)并枢转地连接到U形副架28上。

至此所描述的转向架10基本上是传统的。但是，虽然在传统的三件式交叉锚固件转向架中，交叉锚固件通常被连接到U形副架的角部，但所示的交叉锚固件30是在位于角部34内侧的连接点32处被连接到副架28上。这种布置使得交叉锚固件在平面图中位于转向架的对角线上。在图5中用数字36表示的对角线在对角相对的轴箱壳体18的角部之间延伸。正如传统设计中的，交叉锚固件30在转弯过程中给转向架10提供轴间剪切刚度。

每一U形副架28包括两个L形件38。每一L形件的一臂40是相应轴箱壳体18的一整体纵向延伸件，这可从图1、2、3和5中明显地看出。每一L形件的另一臂42从角部34横向地延伸，邻近于并且大致平行于摇枕12。尤其参照图4和5，将可看出L形件38绕相应的车轮44延伸并且然后越过相应的制动器组件46。

在图1～6的实施例中，每一副架28的一L形件38的臂42具有在该臂的端部限定一分叉的上、下元件48与50。同一副架28的另一L形件的臂42具有一整体的较窄的延伸件52，该延伸件52采用一舌形件的形式并位于上、下元件48与50之间的分叉内。

垂直销54与56将每一副架的L形件38刚性地相互连接，并且还给交叉锚固件30的端部提供枢转连接。参照图4，销54被压入配合到上、下元件48与50以及舌形件52的端部的对齐的开口中。销56类似地压入装配到元件48、50和臂42端部的对齐的开口内。采用该布置，可以明白两个L形件的臂42被精确地对齐并且刚性地相互连接，以形成刚性的副架28。

销54与56向下悬臂以位于副架28之下，并且交叉锚固件30的端部以球铰链58被连接到销的下端上，如图6所示。球铰链58位于转向架的车轴平面60内，如图3和6所示。因此交叉锚固件本身位于平面60内。

这种构造提供了许多优点，特别是在转向架10用于标准或宽轨轨距的轨道上时：

1.因为交叉锚固件位于转向架的对角线36上，它们显著地短于被连接到U形副架28的角部34上的情况。该较短的交叉锚固件具有在转弯过程中在所作用的压缩负荷下更大的抗弯曲阻力。这一特征在标准或宽轨轨距轨道的情况中尤为重要，因为与窄轨轨道相比，被连接到转向架副架角部上的交叉锚固件此时将更长，因而更容易弯曲。

2.铰链58和因而交叉锚固件30位于车轴的平面内的事实以及铰链58为球铰链的事实，能确保交叉锚固件总是轴向地负载，并且在销54和56经受剪切与制动力时该交叉锚固件不会经受弯曲力矩。

3.正如前面所解释的，传统的交叉锚固件设计具有位于偏离车轴平面的一平面内的交叉锚固件，则当转向架经受剪切与纵向制动力时，会引起由连接销作用到安装连接销的弹性衬套上的力偶。结果会磨损衬套并且在标准与宽轨轨距轨道的情况中尤其如此。而在本案中，L形件38的三维弯曲提供了在交叉锚固件连接时所需程度的灵活性。由于使用球铰链58，因此销54与56本身可具有适应剪切与制动力的一定程度的灵活性。

应当理解在本发明的范围内的许多变化都是可能的。例如，代替使用上述在一个部件内带有容纳另一部件的舌状延伸件的一分叉的布置来相互连接L形件，也可使用诸如图7和8中可看到的一布置。在此情形中L形件的臂42相同并且形成有分叉的末端70。这些末端通过串列连杆72相互刚性地连接。销54、56穿过末端70与连杆72内的对齐的开口。使末端与连杆相对于销54、56不可转动，因而彼此不可转动。在串列连杆72的情形中，是通过位于连杆的对齐孔内的弹簧钢摆动销76以及销54、56来实现的。在分叉的末端70的情形中使用类似的摆动销76。当然可以理解在该布置中臂42的端部不需被分叉并且可以是实心的。

进一步的改进描述在图9～13中。本发明的交叉锚固件转向架例如可包括一递减偏转约束装置，其适于对轮对16经受的偏转运动提供一递减的约束。用于该目的的一递减偏转约束装置的例子被描述在图9～12中，其仅示出了一个轮对的一端。在这些图中，对应于上述元件的元件用相同的参考数字表示。

图9-12所示的递减偏转约束装置80使用一螺旋弹簧82，该弹簧具有伸出端84与86并且以预应力状态安装在一壳体88内。延伸端相对于转向架的纵向延伸。所作用的预应力处于相对于轴向相反的扭转状态，并且是通过将弹簧82以其内端84抵靠于一内部预加载止动件90上(参见图9的放大的部分和图11与12)插入壳体内来实现的。然后将具有减小螺旋弹簧直径效果的一扭转力作用到外端86上，直到获得一预定的预应力或预加载。然后通过一预加载止动件92将外端86锁止在位，其中预加载止动件92例如通过螺栓或焊接(未示出)固定到壳体88上。壳体通过一安装结构来固定，可以焊接或螺栓连接在位，以固定到转向架的侧架14的侧架窗口93内。

弹簧82的设计使得当已获得所需的预加载力时，端部84与86位于平分弹簧的一垂直平面94内。而且，参照图10，壳体的位置以及弹簧82的位置使得端部84与86位于居中地通过枢轴轴承22的一水平平面96内，即车轴24的水平平面内。

滚筒98、100分别安装到端部84、86上。一内部推臂102被固定到相邻的L形件38上并且从该处延伸，并且经一磨损与垫板组件104抵靠到内部滚筒98上。一外部推臂106被固定到相应的轴箱壳体18上并从该处延伸，并且经一相应的磨损与背衬板组件108抵靠到外部滚筒100上。推臂102与106通过任何合适的方式(未示出)例如焊接或螺栓连接而被固定到L形件38与轴箱壳体18上。

将可理解相应的递减偏转约束装置设置在每一轮对的相邻两端。在使用中如果带有递减偏转约束装置的轮对开始以造成内部推臂102压靠滚筒98因而压靠弹簧的内端84的方式偏转，则滚筒上的力将增大，直至达到弹簧上的预加载扭转力。由于推臂102、滚筒98和端部84所固有的弹性，因此当达到设计的预加载力时端部84将具有一预定的小量的变形(通常1～2mm)。如果轮对的偏转运动超过该变形，则内部推臂102将内端84推离预加载止动件90并且弹簧的扭转将增大，因为外部推臂106将脱离与外部滚筒100的接触，使得外端86紧紧压靠到预加载止动件92上。但是，弹簧内增大的扭转将造成在内部滚筒98与内部推臂102之间作用的力仅轻微地增大。这是因为弹簧的刚性相对较小并且弹簧的预加载扭转变形(通常为100mm数量级)要比最大可能的附加变形(通常仅为10mm数量级)大得多。所获得的力传递因而为递减的特性。

应当理解如果是以相反的方式发生偏转，则外部推臂106将压靠外部滚筒100并且当具有足够的偏转运动时内部推臂将脱离与内部滚筒98的接触。

申请人的共同提交的在审专利申请PCT/IB99/01383的说明书描述了各种类型的力传递装置，其可用作递减偏转约束装置来以一递减的方式约束轮对的偏转，从而提供带有增强的高速摆动稳定性的一转向架。还可理解上述递减偏转约束装置80可类似地用作带有一递减特性的力传递装置，并且前述共同提交的在审专利申请中描述的一合适的装置也可代替约束80来使用。但是相信在本申请中约束80将是有利的，因为其结构相对简单，可以用一简便的方式安装在侧架窗口93内和其几乎不需维护。

在递减偏转约束装置80的一修改方式中，刚性的推臂102与106可以用皮带或绳索代替，所述的皮带或绳索在弹簧82的端部84、86上张紧。

图13表示在本发明范围内的另一修改。图1中所示的实施例采用所谓的“翼型”轴箱18，其中在每一轮对的每一端具有一承载鞍20，其骑跨并且容纳枢轴滚子轴承22。这种类型的轴箱参照申请人的共同提出的在审专利申请PCT/IB99/01383的图5与6作了更详细的描述。

在每一轮对的每一端，代替图13的实施例的“翼型”轴箱的包括这样的一轴箱，其包括一轴承安装座110，该安装座带有成对(用数字112表示)的倾斜的橡胶剪切垫114，其方式类似于结合前述共同提出的在审专利申请的图25所描述的。在此情形中，副架28的L形件38的臂40的端部将在内部位置被焊接到轴承安装座110上。

与早期描述的“翼型”轴箱相比，相信使用图13中所示类型的轴箱将是较优的，至少在某些情形中，因为这种类型的结构可降低直接压靠在枢轴滚子轴承上的副架/轴箱组件的总质量。

Claims (8)

1.一种交叉锚固件铁路转向架(10)，其包括大致U形的副架(28)，该副架(28)被连接到转向架的轴箱(18)上，该轴箱(18)通过交叉锚固件(30)相互连接，并且每一交叉锚固件包括多个副架元件(38、72)，其中交叉锚固件基本上作用在转向架的对角线上并且在基本上位于转向架车轴(24)平面(60)内的连接点处被连接到U形副架上，从而交叉锚固件本身基本上位于该平面内，其特征是：每一U形副架的副架元件通过销(54、56)刚性地相互连接，交叉锚固件连接到所述的销(54、56)上。

2.如权利要求1所述的一种交叉锚固件铁路转向架，其特征是：交叉锚固件在球轴承(58)处被连接到销的下端。

3.如任一前述权利要求所述的一种交叉锚固件铁路转向架，其特征是：每一U形副架(28)包括两个L形件(38)，每一L形件的一第一臂(40)被连接到一轴箱(18)上并且该L形件的另一即第二臂(42)横向地邻近转向架的摇枕(12)延伸；还包括用于刚性地相互连接L形件的第二臂的装置(48-56)。

4.如权利要求3所述的一种交叉锚固件铁路转向架，其特征是：一L形件(38)的第二臂(42)终止于由上、下元件(48、50)限定的一分叉处，并且另一L形件(38)的第二臂(42)包括被容纳在该分叉内在上、下元件之间的一延伸件(52)，并且通过销(54、56)在隔开的位置被连接到上、下元件上。

5.如权利要求3所述的一种交叉锚固件铁路转向架，其特征是：L形件(38)的第二臂(42)延伸超过交叉锚固件的连接点，并且在每一U形副架(28)中，一连杆(72)的端部被不可转动地连接到该第二臂的端部(70)上，从而将L形件相互刚性地连接。

6.如权利要求1或2所述的一种交叉锚固件铁路转向架，其特征是：转向架是一个三件式转向架，带有被安装到侧架(14)上的一中央摇枕(12)，轮对(16)在翼型轴箱(18)处被悬挂在侧架(14)上，U形副架(28)的端部被连接到翼型轴箱(18)上。

7.如权利要求1或2所述的一种交叉锚固件铁路转向架，其特征是：转向架是一个三件式转向架，带有被安装到侧架上的一中央摇枕(12)，侧架(14)经轴承安装座(110)和剪切垫(112)被悬挂到枢轴滚子轴承上，其中剪切垫(112)相对于垂直线倾斜，U形副架(28)的端部被连接到轴承安装座上。

8.如权利要求1或2所述的一种交叉锚固件铁路转向架，其特征是：包括偏转约束装置(80)，其对转向架(10)的轮对(16)的相对偏转运动提供一约束，该偏转约束装置以一递减的方式操作，并且对于每一轮对的每一端包括一螺旋弹簧(82)，该弹簧(82)被扭转地预加载并具有相应的内端(84)与外端(86)；在一U形副架(38)与每一弹簧的内端(84)之间作用的一元件(102)以及在一轴箱(18)或轴承安装座(110)与每一弹簧的外端(86)之间作用的一元件(106)；弹簧被布置成对于相对小的偏转向轮对施加一相对大的偏转约束力，此后对于接下来的偏转向轮对施加一相对小的偏转约束力。

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