CN111114575B - 一种内嵌主动调整纵向位移的对接式轴箱定位装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种内嵌主动调整纵向位移的对接式轴箱定位装置，包括与轴箱连接臂两端分别对接的轴箱本体与轴箱端盖，其中，轴箱连接臂内安装有用于轮对和转向架构架间纵向位移主动调整及定位连接的作动器，作动器一端通过橡胶关节连接至转向架构架，并连接有用于横向定位的橡胶堆定位部，作动器另一端通过橡胶关节连接至轴箱本体。与现有技术相比，本发明通过集成作动器纵向定位与橡胶堆横向定位，采用轴箱本体、轴箱连接臂以及轴箱端盖依次对接的方式，并将作动器安装在轴箱连接臂内部，利用作动器同步实现纵向定位与纵向位移主动调整，能够大大简化主动轴箱定位装置的结构布局，有利于拆装维护，同时能够同步实现良好的纵向定位与横向定位。

Description

一种内嵌主动调整纵向位移的对接式轴箱定位装置
技术领域
本发明涉及一种轴箱定位装置，尤其是涉及一种用于主动径向转向架的内嵌主动调整纵向位移的对接式轴箱定位装置。
背景技术
在轨道车辆上，轴箱定位装置是套在车轴轴颈上，用于连接轮对和转向架构架的部件。作为连接轮对与转向架构架的活动关节，轴箱定位装置既能够传递牵引力、垂直力和横向力：将来自轮对的牵引或制动力传递给转向架构、将垂直方向的运动载荷传递给车轴，以及传递轮对与转向架构架之间的横向作用力；同时能够实现轮对与转向架构架之间的垂直运动和横向运动。
传统的轨道车辆转向架为保证较高速度下的运行稳定性，轮对纵向定位刚度都很大。车辆在轨道上运行时，同一台转向架的车轴几乎保持平行。这样一来，转向架在通过曲线(尤其小半径曲线)时，其前轮对的外侧车轮就会和钢轨产生冲角，冲角的存在使得轮缘和钢轨接触，一方面使得轮缘和钢轨内侧的磨耗增加，产生曲线“啸叫”，另一方面使得车轮易于爬坡，增加脱轨的危险性。
为了提高车辆曲线(尤其小半径曲线)通过的速度和性能，保证运行安全性，径向转向架应运而生。径向转向架通过曲线时，前轴和后轴都向曲线半径方向偏斜而占据径向位置，使得冲角减小。主动径向转向架是径向转向架的一种，在转向架通过曲线时，使用作动器推动轮对使其处以曲线径向位置，使得冲角为零。但传统轨道车辆的轴箱定位装置的纵向刚度较大，使得推动轮对移动的力较大，这样会增大作动器的尺寸，不利于转向架的集成设计，此外，传统轴箱定位装置需要单独分别实现轮对的纵向定位与横向定位，这不仅会导致轴箱定位装置结构复杂，不利于拆装维护，且不能同时保证良好的横向与纵向定位效果，无法主动调整轮对与转向架构架之间的纵向位移，不利于车辆的运行稳定性。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种布局紧凑、结构简单的内嵌主动调整纵向位移的对接式轴箱定位装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种内嵌主动调整纵向位移的对接式轴箱定位装置，用于轮对和转向架构架间的纵向位移主动调整及定位连接，该装置包括轴箱、置于轴箱腔内的作动器纵向定位单元和橡胶堆横向定位单元，轮对和转向架构架通过所述的轴箱进行纵向位移主动调整及定位连接，其中所述的作动器纵向定位单元连接轴箱和转向架构架进行纵向定位，所述的橡胶堆横向定位单元连接轴箱和转向架构架进行横向定位。
所述的轴箱由轴向本体、轴箱连接臂和轴箱端盖对接而成，所述的轴箱端盖和轴箱连接臂对接，所述的轴箱连接臂和轴箱本体对接，三者通过螺栓紧固相连，共同组成完整的轴箱并在内部形成空腔，用以安放纵向位移主动调整及定位的作动器，轴箱连接臂外表面在对应作动器本体位置留有对外的接口孔。
所述的作动器纵向定位单元包括作动器本体、第一橡胶关节、第二橡胶关节、第一橡胶关节安装座和第二橡胶关节安装座，所述的第一橡胶关节安装座设置在转向架构架上，所述的第二橡胶关节安装座设置在轴箱连接臂和轴箱本体对接面处，所述的作动器本体一端通过第一橡胶关节与第一橡胶关节安装座固定连接，作动器本体另一端通过第二橡胶关节与第二橡胶关节安装座固定连接。
作动器本体动作时，通过作动器本体两端的第一橡胶关节和第二橡胶关节进行轮对和转向架构架间的纵向位移主动调整及定位；作动器本体不动作时，作动器本体成为二力杆，仍通过作动器本体两端的第一橡胶关节和第二橡胶关节进行轮对和转向架构架的纵向定位。
所述的作动器本体两端对应设有第一橡胶关节和第二橡胶关节的安装孔，所述的第一橡胶关节和第二橡胶关节穿过安装孔与作动器本体固定连接，第一橡胶关节两端与第一橡胶关节安装座卡接，第二橡胶关节两端与第二橡胶关节安装座卡接。
所述的第一橡胶关节安装座和第二橡胶关节安装座分别对应设有与第一橡胶关节和第二橡胶关节两端匹配的卡槽，第二橡胶关节安装座还配有垫块。
所述的橡胶堆横向定位单元包括橡胶堆、橡胶堆轴箱安装座和橡胶堆定位铁环，所述的橡胶堆轴箱安装座设置在轴箱上，所述的橡胶堆设置两个，两个橡胶堆的一端分别安装在橡胶堆轴箱安装座外，另一端通过橡胶堆定位铁环卡紧。
所述的橡胶堆轴箱安装座由轴箱连接臂外侧和轴箱端盖外侧共同形成，外形与橡胶堆一端相匹配；第一橡胶关节的芯轴上加工有凹槽用以安装橡胶堆定位铁环，橡胶堆另一端通过橡胶堆定位铁环卡接于第一橡胶关节的芯轴实现横向定位。
所述的橡胶堆为钢板与橡胶层经硫化而成的一体式弹性橡胶堆，其中，橡胶层呈140°～160°圆锥角布置，使橡胶堆为圆锥结构，钢板为对半结构，钢板通过轴箱连接臂与轴箱端盖的对接而实现预紧，所述钢板与第一橡胶关节的芯轴之间存在纵向止挡间隙。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明的定位装置分别通过集成在轴箱内腔的作动器纵向定位单元和橡胶堆横向定位单元实现轮对和转向架构架的定位连接，作动器纵向定位单元实现纵向定位，橡胶堆横向定位单元实现横向定位，进而将轮对定位的纵向定位功能和横向定位功能集成在轴箱上，结构简单，布局紧凑；
(2)本发明的轴箱设计为三个部分对接而成，将作动器纵向定位单元全部安装于轴箱内腔内，几乎不侵占轴箱外部空间，拆装维护方便，且各部分加工简单，可采用铝合金作为原材料，大大降低轴箱质量，实现轻量化设计；
(3)本发明的作动器定位单元通过第一橡胶关节和第二橡胶关节实现轮对的纵向定位，作动器不动作时，油缸自锁，作动器成为二力杆，通过作动器本体两端的橡胶关节来提供轮对的纵向定位，保证了车辆的安全性；作动器动作时能够主动调整轮对与转向架构架之间的纵向位移。作动器本体两端的橡胶关节与作动器本体和第一橡胶关节安装座以及第二橡胶关节安装座的连接方式简单，便于拆卸替换，可以通过调整作动器本体两端的橡胶关节的纵向刚度，使得轮对在纵向具有合适的刚度，满足车辆运行时的动力学要求，纵向定位效果好；
(4)本发明的橡胶堆为钢板与橡胶层经硫化而成的一体式弹性橡胶堆，其橡胶层呈锥角度布置，钢板为对半结构，并且通过轴箱连接臂与轴箱端盖的对接而实现预紧，并留有与芯轴间的纵向止挡间隙，具有轴向刚度大径向刚度小的特点，径向变形能力大，能满足作动器定位单元动作时的行程要求，同时通过调整橡胶层的厚度及锥角度，可以使得轮对在横向具有合适的刚度，满足车辆运行时的动力学要求，横向定位效果好。
附图说明
图1为本发明的轴箱定位装置与转向架构架安装后的整体结构示意图；
图2为本发明的轴箱定位装置中轴箱、作动器纵向定位单元和橡胶堆横向定位单元安装结构局部剖切示意图；
图3为本发明轴箱的结构示意图。
图中，1为转向架构架，2为轴箱本体，3为轴箱连接臂，4为轴箱端盖，5为作动器本体，6为第一橡胶关节，7为第二橡胶关节，8为第一橡胶关节安装座，9为第二橡胶关节安装座，10为橡胶堆，11为橡胶堆轴箱安装座，12为橡胶堆定位铁环。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1～3所示，一种内嵌主动调整纵向位移的对接式轴箱定位装置，用于轮对和转向架构架1间的纵向位移主动调整及定位连接，该装置包括轴箱、置于轴箱腔内的作动器纵向定位单元和橡胶堆横向定位单元，轮对和转向架构架1通过所述的轴箱进行纵向位移主动调整及定位连接，其中所述的作动器纵向定位单元连接轴箱和转向架构架1进行纵向定位，所述的橡胶堆横向定位单元连接轴箱和转向架构架1进行横向定位。将纵向定位功能和横向定位功能集成在轴箱2上，布局紧凑，结构简单，且作动器纵向定位单元全部安装于轴箱内腔内，几乎不侵占轴箱外部空间，拆装维护方便，加工简单，可采用铝合金作为原材料，大大降低轴箱质量，实现轻量化设计。
其中，轴箱由轴向本体2、轴箱连接臂3和轴箱端盖4对接而成，轴箱端盖4和轴箱连接臂3对接，轴箱连接臂3和轴箱本体2对接，三者通过螺栓紧固相连，共同组成完整的轴箱并在内部形成空腔，以安放用于纵向位移主动调整及定位的作动器，轴箱连接臂3外表面在对应作动器本体5位置留有对外的接口孔。
作动器纵向定位单元包括作动器本体5、第一橡胶关节6、第二橡胶关节7、第一橡胶关节安装座8和第二橡胶关节安装座9，第一橡胶关节安装座8设置在转向架构架1上，第二橡胶关节安装座9设置在轴箱连接臂3和轴箱本体2对接面处，作动器本体5一端通过第一橡胶关节6与第一橡胶关节安装座8固定连接，作动器本体5另一端通过第二橡胶关节7与第二橡胶关节安装座9固定连接；作动器本体5动作时，通过作动器本体5两端的第一橡胶关节6和第二橡胶关节7进行轮对和转向架构架1间的纵向位移主动调整及定位，作动器本体5不动作时，作动器本体5成为二力杆，仍通过作动器本体5两端的第一橡胶关节6和第二橡胶关节7进行轮对和转向架构架1的纵向定位。作动器本体5两端对应设有第一橡胶关节6和第二橡胶关节7的安装孔，第一橡胶关节6和第二橡胶关节7穿过安装孔与作动器本体5固定连接，第一橡胶关节6两端与第一橡胶关节安装座8卡接，第二橡胶关节7两端与第二橡胶关节安装座9卡接。第一橡胶关节安装座8和第二橡胶关节安装座9分别对应设有与第一橡胶关节6和第二橡胶关节7两端匹配的卡槽，第二橡胶关节安装座9还配有垫块。通过调整作动器本体两端的橡胶关节的纵向刚度，可使得轮对在纵向具有合适的刚度，满足车辆运行时的动力学要求。
橡胶堆横向定位单元包括橡胶堆10、橡胶堆轴箱安装座11和橡胶堆定位铁环12，橡胶堆轴箱安装座11设置在轴箱上，橡胶堆10设置两个，两个橡胶堆10的一端分别安装在橡胶堆轴箱安装座11外，另一端通过橡胶堆定位铁环12卡紧。橡胶堆轴箱安装座11由轴箱连接臂3外侧和轴箱端盖4外侧共同形成，外形与橡胶堆10一端相匹配；第一橡胶关节6的芯轴上加工有凹槽用以安装橡胶堆定位铁环12，橡胶堆10另一端通过橡胶堆定位铁环12卡接于第一橡胶关节6的芯轴实现横向定位。橡胶堆10为钢板与橡胶层经硫化而成的一体式弹性橡胶堆，其中，橡胶层呈140°～160°圆锥角布置，使橡胶堆为圆锥结构，钢板为对半结构，钢板通过轴箱连接臂与轴箱端盖的对接而实现预紧，并留有与第一橡胶关节6芯轴间的纵向止挡间隙，具有轴向刚度大径向刚度小的特点，径向变形能力大，能满足作动器定位单元动作时的行程要求，同时通过调整橡胶层的厚度及锥角度，可以使得轮对在横向具有合适的刚度，满足车辆运行时的动力学要求。
在组装过程中，首先将作动器本体5置于轴箱连接臂3内腔内，然后将第二橡胶关节7安装于作动器本体5上，之后安装第一橡胶关节6并将橡胶堆横向定位单元固接于第一橡胶关节6的芯轴上，再于第二橡胶关节安装座9处加装垫块并对接轴向本体2，最后将轴箱端盖4与轴箱连接臂3完成对接，实现对橡胶堆10的预紧，并留有与第一橡胶关节6芯轴间的纵向止挡间隙，这样就组装成一个完整的内嵌主动调整纵向位移的对接式轴箱定位装置。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种内嵌主动调整纵向位移的对接式轴箱定位装置，用于轮对和转向架构架(1)间的纵向位移主动调整及定位连接，其特征在于，该装置包括轴箱、置于轴箱腔内的作动器纵向定位单元和橡胶堆横向定位单元，轮对和转向架构架(1)通过所述的轴箱进行纵向位移主动调整及定位连接，所述的作动器纵向定位单元连接轴箱和转向架构架(1)以进行纵向定位，所述的橡胶堆横向定位单元连接轴箱和转向架构架(1)以进行横向定位；
所述的轴箱包括轴箱本体(2)、轴箱连接臂(3)和轴箱端盖(4)，所述的轴箱端盖(4)和轴箱连接臂(3)的一端对接，所述的轴箱连接臂(3)的另一端和轴箱本体(2)对接，以共同组成完整的轴箱并在内部形成空腔，用以安放纵向位移主动调整及定位的作动器；
所述的作动器纵向定位单元包括作动器本体(5)、第一橡胶关节(6)、第二橡胶关节(7)、第一橡胶关节安装座(8)和第二橡胶关节安装座(9)，所述的第一橡胶关节安装座(8)设置在转向架构架(1)上，所述的第二橡胶关节安装座(9)设置在轴箱连接臂(3)和轴箱本体(2)对接面处，所述的作动器本体(5)一端通过第一橡胶关节(6)与第一橡胶关节安装座(8)固定连接，作动器本体(5)另一端通过第二橡胶关节(7)与第二橡胶关节安装座(9)固定连接；
作动器本体(5)动作时，通过作动器本体(5)两端的第一橡胶关节(6)和第二橡胶关节(7)进行轮对和转向架构架(1)间的纵向位移主动调整及定位；
作动器本体(5)不动作时，作动器本体(5)成为二力杆，仍通过作动器本体(5)两端的第一橡胶关节(6)和第二橡胶关节(7)进行轮对和转向架构架(1)的纵向定位；
所述的橡胶堆横向定位单元包括橡胶堆(10)、橡胶堆轴箱安装座(11)和橡胶堆定位铁环(12)，所述的橡胶堆轴箱安装座(11)设置在轴箱上，所述的橡胶堆(10)设置两个，两个橡胶堆(10)的一端安装在橡胶堆轴箱安装座(11)外，另一端通过橡胶堆定位铁环(12)卡紧；
所述的橡胶堆轴箱安装座(11)由轴箱连接臂(3)外侧和轴箱端盖(4)外侧共同形成，并与橡胶堆(10)一端相匹配；第一橡胶关节(6)的芯轴上加工有凹槽用以安装橡胶堆定位铁环(12)，橡胶堆(10)另一端通过橡胶堆定位铁环(12)卡接于第一橡胶关节(6)的芯轴实现横向定位。
2.根据权利要求1所述的一种内嵌主动调整纵向位移的对接式轴箱定位装置，其特征在于，所述轴箱本体(2)、轴箱连接臂(3)和轴箱端盖(4)依次通过螺栓紧固对接而成，轴箱连接臂(3)外表面在对应作动器本体(5)位置留有对外的接口孔。
3.根据权利要求1所述的一种内嵌主动调整纵向位移的对接式轴箱定位装置，其特征在于，所述的作动器本体(5)两端对应设有第一橡胶关节(6)和第二橡胶关节(7)的安装孔，所述的第一橡胶关节(6)和第二橡胶关节(7)穿过安装孔与作动器本体(5)固定连接，第一橡胶关节(6)两端与第一橡胶关节安装座(8)卡接，第二橡胶关节(7)两端与第二橡胶关节安装座(9)卡接。
4.根据权利要求3所述的一种内嵌主动调整纵向位移的对接式轴箱定位装置，其特征在于，所述的第一橡胶关节安装座(8)和第二橡胶关节安装座(9)分别对应设有与第一橡胶关节(6)和第二橡胶关节(7)两端匹配的卡槽，第二橡胶关节安装座(9)还配有垫块。
5.根据权利要求1所述的一种内嵌主动调整纵向位移的对接式轴箱定位装置，其特征在于，所述的橡胶堆(10)为钢板与橡胶层经硫化而成的一体式弹性橡胶堆。
6.根据权利要求5所述的一种内嵌主动调整纵向位移的对接式轴箱定位装置，其特征在于，所述橡胶层呈140°～160°圆锥角布置，所述钢板为对半结构，所述钢板通过轴箱连接臂(3)与轴箱端盖(4)的对接而实现预紧，所述钢板与第一橡胶关节(6)的芯轴之间存在纵向止挡间隙。
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