CN111137319B - 一种变轨距转向架的轮轴组装 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变轨距转向架的轮轴组装。所述轮轴组装包括车轴，装在车轴上的一个主动车轮组成和一个从动车轮组成；所述主动车轮组成包括主动车轮和主动轴套；所述从动车轮组成包括从动轴套和从动车轮；所述主动轴套与从动轴套交叉配合，且在主动轴套与从动轴套的配合处装有锁紧装置。本发明的轮轴组装只需要在中部设置锁紧装置，即可同时对左右车轮进行解锁/锁紧。

Description

一种变轨距转向架的轮轴组装

技术领域

本发明涉及一种变轨距转向架的轮轴组装，属于变轨距轨道车辆领域。

背景技术

目前世界上不同国家和地区之间的铁路轨距不尽相同，甚至在某些国家和地区内部，也有多种轨距并存。当同一列车需要在不同轨距的铁路线上跨线运营时，目前有三种处理方式：第一种是转运，即将货箱/乘客从一种轨距的列车转至另一种轨距的列车上；第二种是更换转向架，即将一种轨距的转向架更换为另一种轨距的转向架；第三种是使用变轨距转向架，即改变转向架轮对以适应不同的轨距。前两种方式效率低、作业周期长、成本高；第三种则反之。因此，世界上有些国家（如：西班牙、日本）对变轨距转向架已进行了数十年的研究，并取得了一系列成果。

变轨距转向架的核心要求是车轮可轴向准确移动到预定位置，并且完成移动后能可靠锁紧。与现实需求相适应，目前的技术均仅限于在两种轨距之间变换，即某一种变轨距转向架只能适用于两种轨距。

西班牙Talgo公司首创了变轨技术，并应用在铰接式摆式列车上。该技术使用独立旋转车轮、轮盘制动、制动夹钳四连杆吊挂结构，不适用于高速。锁紧装置位于车轮两侧（每一轮对上设有4套锁紧装置），使用T形杆锁紧轴箱轴承外圈，轴箱轴承与车轮轴向相对固定。在通过地面装置时，地面解锁轨将T形杆抽离，使轴箱轴承解锁，在地面引导轨的作用下，轴箱轴承随车轮一起移动到新的位置，随后地面解锁轨将T形杆推送到锁紧位，轴箱轴承重新被锁定，变轨完成。左右轮同时变轨；车轮轴向移动过程中，轴箱承载，车轮自由。

西班牙CAF公司也随后开发了BrAVA变轨距转向架，使用整体轮对结构，车轴不旋转，轴盘制动。锁紧装置位于车轮外侧（每一轮对上设有2套锁紧装置），车轴与轴箱之间设滑动轴套，车轮通过轴承支承在滑动轴套上，滑动轴套与轴箱通过插销、锥销锁紧，依靠轮轴自重解锁。在通过地面装置时，地面支承轨带动锁紧装置，使轴箱轴承解锁，随后在地面引导轨的作用下，轴箱轴承随车轮一起移动到新的位置，然后轮对脱离支承轨，轴箱轴承重新自动锁紧，变轨完成。左右轮同时变轨；车轮轴向移动过程中，轴箱承载，车轮自由。

日本先后开发了A型、B型变轨距转向架。A型变轨距转向架使用轮毂电机、独立旋转车轮结构，不适用于高速。锁紧装置位于车轮外侧，车轴与轴箱之间设滑动轴套，车轮通过轴承支承在滑动轴套上，滑动轴套与轴箱通过锥销锁紧（与BrAVA变轨距转向架类似）。B型变轨距转向架采用传统轮对结构，通过辊子花键传递扭矩，轮盘制动的夹钳设有随动机构。锁紧装置位于车轮外侧（每一轮对上设有2套锁紧装置），依靠连杆机构与地面装置配合解锁和锁紧。变轨原理与BrAVA变轨距转向架基本相同。

波兰研制了SUW2000变轨距轮对，采用整体轮对结构，轴盘制动，可实现不卸载变轨，但不能带动力。弹簧压紧圆盘式锁紧装置位于车轮内侧（每一轮对上设有2套锁紧装置）。在通过地面装置时，一侧的地面解锁轨带动相应的锁紧装置解锁车轮，随后在地面引导轨的作用下，将车轮移动到新的位置，然后与解锁轨脱离，车轮重新自动锁紧，此侧车轮变轨完成。随后以同样的方式完成另一侧车轮的变轨。左右轮先后变轨；车轮轴向移动过程中，车轮依然承载。

德国DB AG/Rafil Ⅴ变轨距轮对，结构原理与SUW2000基本一致，仅锁紧装置内部结构有异。

近年来，国内研究制造机构也开始涉及变轨技术，但未脱胎于上述国外技术，如国内某变轨距转向架。该变轨距转向架包括车轴组件、滑动锁匙组件和轴箱组件，车轮、轴箱轴承固定安装在一体安装座上，一体安装座可相对于车轴轴向滑动。其结构及工作原理类似于日本B型变轨距转向架。轮对两端的轴箱体内均设有滑动锁匙组件，通过地面装置触发滑动锁匙组件的动作，实现一体安装座的解锁/锁定，从而控制车轮的移动和锁紧。

变轨距转向架的变轨动作需要在特制的地面轨距变换装置上完成。如图27所示，地面轨距变换装置安装在两种不同轨距的线路交接处，其两端分别与运营线路非接触式（间隙）对接。地面轨距变换装置一般包括支撑轨、解锁轨、导向轨、对接轨。转向架通过对接轨进入/驶出地面轨距变换装置；支撑轨设于轴箱处，用于通过轴箱支撑转向架重量，使车轮卸载；解锁轨触动锁紧装置使其解锁/锁紧；导向轨用于使车轮轴向移动到指定位置，实现轨距的变换。

中国专利申请“一种变轨距轮对及其锁紧机构（CN201611142943.3）”描述了一种变轨距轮对及其锁紧机构，主要特征在于：锁紧机构设置在车轮轮毂和车轴之间，用于将车轮锁定在车轴的不同位置；所述车轴上设有导引车轮轴向移动的导向结构；所述锁紧机构包括：车轴上套装固定套筒，固定套筒套装在缓解套筒上，固定套筒和缓解套筒间设置复位元件，固定套筒开有径向通孔，该径向通孔设有限位滚珠，所述缓解套筒内壁面上开有上凹槽，所述车轮轮毂外壁面开有至少两个轴向位置不同的下凹槽。车轮轴向移动时，所述缓解套筒上的上凹槽和不同位置的下凹槽配合使限位滚珠将车轮锁定在不同的位置。

中国专利申请“一种可变轨距轮对（CN201810333761.7）”描述了一种可变轨距轮对，主要特征在于：包括车轮、车轴和锁紧机构；所述车轮设于车轴的两端，且与所述车轴通过花键连接；所述锁紧机构分别设于所述车轮的外侧，且位于所述车轴两端的轴箱体中，所述锁紧机构与所述车轮连接，用于车轮的锁紧与解锁。所述锁紧机构包括外套筒、锁紧销、内套筒和滚动轴承，内套筒、滚动轴承、外套筒由内向外依次紧密套接，内套筒与车轴间隙配合，外套筒轴向凸台设置凹槽，轴箱体内壁设置凹弧面，所述锁紧销用于插入所述凹槽和凹弧面实现锁紧。

中国专利申请“一种变轨距轮对用锁紧机构及变轨距轮对（CN201810730392.5）”描述了一种变轨距轮对用锁紧机构及变轨距轮对。主要特征在于：所述锁紧机构包括轴承外套、锁紧杆、轴承组件、内套筒，内套筒安装在车轮外侧的车轴上并位于轴箱体中，内套筒、轴承组件、轴承外套由内向外依次紧密套接，轴承外套内周设有定位凸台，所述轴承外套外侧设有轨距变换槽，所述锁紧杆插入对应的变换槽实现锁紧。

中国专利申请“一种用于变轨距列车的轮对（CN201810730888.2）”描述了用于变轨距列车的轮对，主要特征在于：包括车轮、车轴和锁紧装置，所述车轮通过内套筒与车轴可滑动连接，所述车轮固定在内套筒上；所述锁紧装置包括锁紧组件、锁紧块和解锁组件，锁紧组件固定套设于所述车轮外侧的所述内套筒上，且位于所述车轴两端的轴箱体中，所述锁紧块弹性连接在所述轴箱体中，所述锁紧组件的外表面设多个卡槽，锁紧块在解锁组件的推力作用下插入卡槽实现车轮锁紧，通过推动解锁组件离开锁紧块实现车轮解锁。

中国专利申请“一种变轨距轮对用轴箱体结构及变轨距轮对（CN201810732185.3）”描述了一种变轨距轮对用轴箱体结构及变轨距轮对，主要特征在于：轴箱体内设有轴向通道，用于安装与其滑动配合的轴承外套以及用于锁紧或解锁轴承外套的锁紧杆，轴箱体的底部设有连通通道的配合孔，轴承外套的内周设有锁紧工作面，锁紧工作面设有轨距变换槽，锁紧杆的锁紧销插入单个轨距变换槽中实现锁紧。

中国专利申请“一种轨道车辆变轨距转向架用轮对及转向架（CN201810732522.9）”描述了一种轨道车辆变轨距转向架用轮对及转向架，主要特征如下：其包括车轴、车轮和锁紧组件，所述车轮的轮毂位于车轮外侧延伸有一连接套，车轮轮毂和/或连接套通过花键与车轴连接；所述锁紧组件分别压装在所述车轮的连接套的外周，且位于轴箱体中，所述锁紧组件用于带动车轮沿轴箱体的轴向移动或锁紧。

中国专利申请“用于变轨距轮对的密封装置及变轨距轮对（CN201910012719.X）”描述了一种变轨距轮对的密封装置及变轨距轮对，主要特征如下：所述密封装置用于变轨距轮对的滑移机构与轴箱体的轴箱后盖之间，所述滑移机构可相对于轴箱体轴向移动，且可相对于轴箱体转动。所述密封装置包括滑动密封件和转动密封件，所述滑动密封件包括用于套设在滑移机构外且与所述轴箱后盖密封连接的滑动环，所述滑动环内壁轴向通槽与滑移机构外壁的凸部配合。

发明内容

既有技术中，左右车轮各由1或2套锁紧装置进行锁紧/解锁，本发明旨在提供一种变轨距转向架的轮轴组装，该轮轴组装只需要在中部设置锁紧装置，即可同时对左右车轮进行解锁/锁紧。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种变轨距转向架的轮轴组装，包括车轴，装在车轴上的一个主动车轮组成和一个从动车轮组成；其结构特点是：

所述主动车轮组成包括主动车轮和主动轴套；

所述从动车轮组成包括从动轴套和从动车轮；

所述主动轴套与从动轴套交叉配合，且在主动轴套与从动轴套的配合处装有锁紧装置；

所述主动车轮与车轴配合具有两种状态：解锁时主动车轮可相对车轴轴向滑动，锁紧时主动车轮与车轴之间可传递驱动转矩；

所述从动车轮与车轴配合具有两种状态：解锁时从动车轮可相对车轴轴向滑动，锁紧时从动车轮与车轴之间可传递驱动转矩。

由此，当需要变换轨距时，轮轴被解锁，车轮相对于车轴可轴向移动。轨距完成变换后，轮轴被锁紧装置锁紧，车轮相对于车轴不可轴向移动。

根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：

为了更好地传递转矩（锁紧时）和轴向移动（解锁时），所述车轴两端均设有轴伸和车轴花键，在车轴中部设有车轴锁紧凸台；所述轴伸用于安装轴箱轴承以支承轴箱；所述车轴花键分别与所述主动车轮和从动车轮配合；所述车轴锁紧凸台用于通过锁紧装置固定主动车轮组成和从动车轮组成。

优选地，所述主动车轮的孔内设有主动车轮花键，该主动车轮的内侧端面设有一圈主动车轮凸块；所述主动车轮花键与车轴上的车轴花键配合；所述主动车轮凸块与设置在主动轴套端部的主动轴套凸块配合；所述从动车轮的孔内设有从动车轮花键，该从动车轮花键与车轴上的车轴花键配合。

在其中一个优选的实施例中，所述主动轴套的第一端部设有与主动车轮配合的主动轴套凸块，第二端部的外表面设有主动轴套锁紧凸台，且在该第二端部开设有主动轴套缺口；所述主动轴套与从动轴套通过主动轴套缺口交叉配合；所述主动轴套锁紧凸台用于将主动车轮组成固定在车轴上；所述主动轴套中部外径上设有主动轴套花键，该主动轴套花键用于与装在主动轴套上的齿轮毂内部的齿轮毂花键配合。

为了方便主动轴套和从动轴套交叉配合，所述主动轴套缺口有多个，且沿着主动轴套的长度方向设置；所述主动轴套凸块沿着主动轴套的周向布置，且整体呈V形。

在其中一个优选的实施例中，所述从动轴套的第一端部与从动车轮配合，第二端部的外表面设有从动轴套锁紧凸台，且在该第二端部开设有从动轴套缺口；所述从动轴套与主动轴套通过从动轴套缺口交叉配合；所述从动轴套锁紧凸台用于将从动车轮组成固定在车轴上。

为了方便主动轴套和从动轴套交叉配合，所述从动轴套缺口有多个，且沿着从动轴套的长度方向设置；所述从动轴套锁紧凸台沿着从动轴套的周向布置，且整体呈V形。

优选地，所述锁紧装置仅有一套，这样的结构更加简单，操作更加方便。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的轮轴组装为既可固定又可滑移的组合式结构。变换轨距时，轮轴被解锁，车轮相对于车轴可轴向移动；轨距完成变换后，轮轴被锁紧，车轮相对于车轴不可轴向移动。

附图说明

图1是本发明的变轨距轮对示意图；

图2是本发明的轴箱示意图；

图3是本发明的轮轴组装示意图；

图4是本发明的主动车轮组成示意图；

图5是本发明的主动车轮示意图；

图6是本发明的主动轴套示意图；

图7是本发明的车轴示意图；

图8是本发明的从动车轮组成示意图；

图9是本发明的从动轴套示意图；

图10是本发明的从动车轮示意图；

图11是本发明的齿轮毂示意图；

图12是本发明的锁紧装置示意图；

图13是本发明的锁紧单元示意图；

图14是本发明的控制块示意图；

图15是本发明的锁紧块示意图；其中a）为正视图，b）为另一侧面图；

图16是本发明的定位块示意图；

图17是本发明的定位块对锁紧单元的限定原理示意图；

图18是本发明的支承筒示意图；

图19是本发明的滚环示意图；

图20是本发明的锁紧装置的解锁示意图；

图21是本发明的锁紧装置的锁紧示意图；

图22是本发明的轮轴的锁紧示意图；

图23是本发明的地面轨距变换装置示意图；

图24是本发明的承载条/限位条示意图；

图25是本发明的地面轨距变换装置功能分区图；

图26是本发明的变轨距轮对进入地面轨距变换装置截面图；

图27是现有一种地面轨距变换装置示意图。

在图中

A-轴箱；B-轮轴组装；C-齿轮毂；D-锁紧装置；G-地面轨距变换装置；A1-轴箱横向限位面；A2-轴箱垂向承载面；B1-主动车轮组成；B2-车轴；B3-从动车轮组成；B11-主动车轮；B12-主动轴套；B111-主动车轮凸块；B112-主动车轮花键；B121-主动轴套凸块；B122-主动轴套花键；B123-主动轴套缺口；B124-主动轴套锁紧凸台；B21-轴伸；B22-车轴花键；B23-车轴锁紧凸台；B31-从动轴套；B32-从动车轮；B311-从动轴套锁紧凸台；B312-从动轴套缺口；B321-从动车轮花键；C1-齿轮毂花键；C2-齿轮箱轴承安装面；C3-齿圈安装面；C4-齿轮毂支承面；C5-齿轮毂锁紧凸台；D1-锁紧单元；D2-定位块；D3-支承筒；D4-滚环；D11-支撑杆；D12-弹簧；D13-控制块；D14-销轴；D15-锁紧块；D131-滚环安装部；D132-弹簧安装孔；D133-控制块斜面；D134-Z形槽；D135-控制块定位台；D136-控制块侧定位面；D151-销孔；D152-锁紧块外侧定位面；D153-锁紧块锁紧凹口；D154-锁紧块端面；D155-锁紧块内侧定位面；D156-锁紧块斜面；D21-定位块侧定位面；D22-定位块圆弧面；D23-定位块槽定位面；D24-底边定位面；D31-支承筒前盖；D32-支承筒筒体；D33-支承筒后盖；D311-前盖安装孔；D312-前盖支撑杆孔；D321-筒体内孔；D322-筒体槽口；D331-后盖支撑杆孔；D41-滚环挤压面；D42-滚环安装槽；G1-第一线路对接轨；G2-承载条；G3-限位条；G4-移轮轨；G5-解锁轨；G6-第二线路对接轨；G21-滚动导轨块；G41-移轮轨水平段；G42-移轮轨倾斜段；G51-解锁轨变宽段；G52-解锁轨恒宽段；a/c-解锁/锁紧段；b-移轮段。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

一种变轨距转向架的轮轴组装，如图3所示，包括主动车轮组成B1、车轴B2和从动车轮组成B3。转向架正常运营时，轮轴组装被锁紧装置锁紧；当转向架通过地面轨距变换装置时，锁紧装置解锁，车轮相对于车轴可轴向移动。

如图1所示，本发明的变轨距轮对包括两个轴箱A、一套轮轴组装B、一个齿轮毂C、一套位于车轴中部的锁紧装置D。轴箱A安装在轮轴组装B的两端，齿轮毂C安装在轮轴组装B的中部，锁紧装置D则安装在齿轮毂C一端。

与常规转向架相比，本发明的变轨距转向架最主要的特点是装有变轨距轮对，变轨距轮对的车轮可轴向移动到两个不同的位置以适应两种不同的轨距，而转向架除轮对以外的构架、悬挂系统、牵引装置等部件不需做出改变或者仅需做出局部适应性改变。

如图2所示，轴箱A底部设有一个轴箱横向限位面A1和一个轴箱垂向承载面A2。在变轨阶段，轴箱横向限位面A1与地面轨距变换装置G中的限位条G3的滚动面接触，以限制轮对的横向位置，使其处于变轨理想位置；轴箱垂向承载面A2与地面轨距变换装置G中的承载条G2的滚动面接触，以承受车辆的重量。此时，车轮与地面轨距变换装置G中的钢轨G1或G6脱离接触，车轮卸载，为其横向移动或解锁或锁紧做准备。

如图3所示，轮轴组装B由一个主动车轮组成B1、一根车轴B2和一个从动车轮组成B3组成。

如图4所示，主动车轮组成B1由一个主动车轮B11和一个主动轴套B12组成。

如图5所示，主动车轮B11孔内设有主动车轮花键B112，内侧端面设有一圈主动车轮凸块B111。主动车轮花键B112与车轴B2上的车轴花键B22配合。当锁紧装置D解锁时，花键配合可以使主动车轮B11轴向滑动；当锁紧装置D锁紧时，花键配合又可以使主动车轮B11与车轴B2之间传递驱动转矩。主动车轮凸块B111与主动轴套B12端部设置的主动轴套凸块B121配合，使主动车轮B11与主动轴套B12之间可以传递驱动转矩。

如图6所示，主动轴套B12端部设有一圈主动轴套凸块B121，中部外径上设有主动轴套花键B122，另一端周向均匀开有4处主动轴套缺口B123、外表面设有两个V形的主动轴套锁紧凸台B124。主动轴套凸块B121与主动车轮B11内侧端面设有的主动车轮凸块B111配合，可以传递驱动转矩。主动轴套花键B122与齿轮毂C内部的齿轮毂花键C1配合，可以传递驱动转矩。主动轴套缺口B123便于主动轴套B12与从动轴套B31交叉。主动轴套锁紧凸台B124用于将主动车轮组成B1固定在车轴B2上。

如图7所示，车轴B2两端各设有轴伸B21和车轴花键B22，中部设有周向均匀布置的4个V形的车轴锁紧凸台B23。轴伸B21用于安装轴箱轴承以支承轴箱。车轴花键B22用于与主动车轮花键B112和从动车轮花键B321配合。当锁紧装置D解锁时，花键配合可以使主动车轮B11和从动车轮B32轴向滑动；当锁紧装置D锁紧时，花键配合又可以使主动车轮B11和从动车轮B32与车轴B2之间传递驱动转矩。车轴锁紧凸台B23用于通过锁紧装置D固定主动车轮组成B1和从动车轮组成B3。

如图8所示，从动车轮组成B3由一个从动轴套B31和一个从动车轮B32组成。

如图9所示，从动轴套B31一端周向均匀开有4处从动轴套缺口B312、外表面设有两个V形的从动轴套锁紧凸台B311。从动轴套缺口B312便于从动轴套B31与主动轴套B12交叉。从动轴套锁紧凸台B311用于将从动车轮组成B3固定在车轴B2上。

如图10所示，从动车轮B32孔内设有从动车轮花键B321。从动车轮花键B321与车轴B2上的车轴花键B22配合。当锁紧装置D解锁时，花键配合可以使从动车轮B32轴向滑动；当锁紧装置D锁紧时，花键配合又可以使从动车轮B32与车轴B2之间传递驱动转矩。

如图11所示，齿轮毂C内孔设有齿轮毂花键C1，中部设有齿圈安装面C3，齿圈安装面C3两侧外表面各设有一个齿轮箱轴承安装面C2，一端外表面设有齿轮毂支承面C4和齿轮毂锁紧凸台C5。齿轮毂花键C1与主动轴套花键B122配合，既使得齿轮毂C可以向轮轴组装B传递驱动转矩，也使得主动车轮组成B1可以相对齿轮毂C轴向滑动。齿圈安装面C3用于安装外套齿圈，以组成一个完整的齿轮。齿轮箱轴承安装面C2用于安装滚动轴承，以支承齿轮箱体。齿轮毂支承面C4与前盖安装孔D311配合，用于支承锁紧装置D。齿轮毂锁紧凸台C5用于固定锁紧块D15。

如图12所示，锁紧装置D由6个锁紧单元D1、6个定位块D2、一个支承筒D3、两个滚环D4组成。锁紧单元D1和定位块D2均呈圆周形均布于支承筒D3内。锁紧单元D1和定位块D2相互隔开。定位块D2固定在支承筒D3内。两个滚环D4与锁紧单元连接，设于支承筒D3外。锁紧装置D用于将主动车轮组成B1和从动车轮组成B3锁紧到车轴B2上或者将主动车轮组成B1和从动车轮组成B3从车轴B2上解锁。

如图13所示，锁紧单元D1由一根支撑杆D11、一根弹簧D12、一个控制块D13、两个销轴D14、一个锁紧块D15组成。锁紧单元D1用于将控制块D13的轴向运动转换为锁紧块D15的径向运动，从而实现锁紧装置D的锁紧和解锁。转向架正常运行时，锁紧单元D1处于锁紧状态；当变换轨距时，锁紧单元D1处于解锁状态。

支撑杆D11固定安装在支承筒D3上的前盖支撑杆孔D312或后盖支撑杆孔D331里，用于支承弹簧D12。

弹簧D12为圆柱螺旋压缩钢弹簧，安装在支撑杆D11上，并处于控制块D13的弹簧安装孔D132内，用于为锁紧装置D提供回复力及锁紧力。

如图14所示，控制块D13上设有一个滚环安装部D131、一个弹簧安装孔D132、两个控制块斜面D133、两个Z形槽D134、两个控制块定位台D135、两个控制块侧定位面D136。滚环安装部D131用于与滚环D4连接。弹簧安装孔D132用于容纳弹簧D12。控制块斜面D133与锁紧块斜面D156配合，用于使锁紧块D15保持或解除锁紧状态。Z形槽D134限制销轴D14的移动路径。控制块定位台D135下部为圆弧面，与支承筒筒体D32的筒体内孔D321接触，对控制块D13进行径向定位；上部为平面，与定位块D2的底边定位面D24接触，限制控制块D13只能轴向滑动。控制块侧定位面D136与锁紧块D15的锁紧块内侧定位面D155接触，用于限制锁紧块D15的转动。

销轴D14固定安装在锁紧块D15的销孔D151内，并伸出至控制块D13的Z形槽D134内，以控制锁紧块D15与控制块D13的相对运动。

如图15的a）和b）所示，锁紧块D15上设有两个销孔D151、两个锁紧块外侧定位面D152、两个锁紧块锁紧凹口D153、两个锁紧块端面D154、两个锁紧块内侧定位面D155、两个锁紧块斜面D156。销孔D151用于固定安装销轴D14 。一个锁紧块锁紧凹口D153用于将锁紧块D15固定在齿轮毂锁紧凸台C5上，另一个锁紧块锁紧凹口D153用于将车轴锁紧凸台B23、主动轴套锁紧凸台B124、从动轴套锁紧凸台B311锁紧为一体。锁紧块外侧定位面D152与定位块D2的定位块侧定位面D21接触，锁紧块内侧定位面D155与控制块D13的控制块侧定位面D136接触，锁紧块端面D154与定位块D2的定位块槽定位面D23接触，三者一起限制锁紧块D15的安装位置及运动方向。锁紧块斜面D156与控制块斜面D133配合，用于使锁紧块D15保持或解除锁紧状态。

如图16所示，定位块D2上设有两个定位块侧定位面D21、一个定位块圆弧面D22、四个定位块槽定位面D23、两个底边定位面D24。定位块圆弧面D22固定安装在支承筒D3的筒体内孔D321上。

如图17所示，定位块对锁紧单元的限定原理是：定位块侧定位面D21、定位块槽定位面D23形成的槽口用于放置锁紧块D15并限制其只能径向运动；底边定位面D24与控制块定位台D135的上部平面接触，限制控制块D13只能轴向滑动。

如图18所示，支承筒D3由一个支承筒前盖D31、一个支承筒筒体D32、一个支承筒后盖D33组成。三者连接形成为一个中空的腔体，用于安装锁紧单元D1和定位块D2。

支承筒前盖D31上设有一个前盖安装孔D311、三个前盖支撑杆孔D312。前盖安装孔D311与齿轮毂支承面C4配合，用于将锁紧装置D支承在齿轮毂C上。前盖支撑杆孔D312用于固定安装支撑杆D11。

支承筒筒体D32上设有一个筒体内孔D321和六个筒体槽口D322。筒体内孔D321用于固定定位块D2和对控制块D13进行径向定位。筒体槽口D322用于为控制块D13的滚环安装部D131提供安装和轴向运动空间。

支承筒后盖D33上设有三个后盖支撑杆孔D331。后盖支撑杆孔D331用于固定安装支撑杆D11。

如图19所示，滚环D4上设有一个滚环挤压面D41和三个滚环安装槽D42。滚环挤压面D41经耐磨强化处理以适应解锁轨G5的侧向挤压和摩擦，两个滚环D4的滚环挤压面D41的距离自动适应解锁轨G5的宽度，从而带动控制块D13轴向移动，以实现锁紧装置D的锁紧或解锁。滚环安装槽D42用于安装控制块D13上的滚环安装部D131。

如图20所示，锁紧装置D的解锁过程为：转向架驶入地面轨距变换装置G中，解锁轨G5进入锁紧装置D的两个滚环D4之间，随着转向架的前进，逐渐变宽的解锁轨G5将两个滚环D4向两边挤开，滚环D4带动连接在一起的控制块D13轴向向外移动，弹簧D12被压缩，同时使销轴D14沿Z形槽D134移动，由于Z形槽D134的限制，销轴D14轴向向外移动的同时产生径向向外移动，带动连接在一起的锁紧块D15也径向向外移动，从而使锁紧块锁紧凹口D153脱离锁紧位置，锁紧装置D解锁，主动车轮组成B1和从动车轮组成B3处于可轴向移动状态。

如图21所示，锁紧装置D的锁紧过程为：当主动车轮组成B1和从动车轮组成B3轴向移动到位后，随着转向架的继续前进，解锁轨G5逐渐变窄，在弹簧D12的回复力作用下，两个滚环D4向中间合拢，滚环D4带动连接在一起的控制块D13轴向向中间移动，同时使销轴D14沿Z形槽D134移动，由于Z形槽D134的限制，销轴D14轴向向中间移动的同时产生径向向内移动，带动连接在一起的锁紧块D15也径向向内移动，从而使锁紧块锁紧凹口D153进入锁紧位置，锁紧装置D锁紧，主动车轮组成B1和从动车轮组成B3处于锁紧状态。

如图22所示，轮轴组装的锁紧方式为：当主动车轮组成B1和从动车轮组成B3移动到位时，车轴锁紧凸台B23、主动轴套锁紧凸台B124、从动轴套锁紧凸台B311在周向重合为完整的一圈（各凸台的V形侧面重合），被锁紧块锁紧凹口D153同时覆盖住，使之不能相互移动，此即锁紧状态，主动车轮组成B1和从动车轮组成B3就被锁紧轴向在车轴B2上。当径向移开锁紧块锁紧凹口D153后，车轴锁紧凸台B23、主动轴套锁紧凸台B124、从动轴套锁紧凸台B311轴向失去限制，可以相互轴向移动，此即解锁状态。

变轨距转向架的变轨动作通过地面轨距变换装置G的引导完成。地面轨距变换装置G安装在两种不同轨距线路的中间。变轨距转向架通过地面轨距变换装置G的过程中，地面轨距变换装置G中的特定结构会自动顺次触发变轨距轮对的解锁-移动车轮-锁紧动作，使转向架完成轨距变换。

如图23所示，地面轨距变换装置G由一对第一线路对接轨G1、两列承载条G2、两列限位条G3、两组移轮轨G4、一根解锁轨G5、一对第二线路对接轨G6组成。第一线路对接轨G1外接第一线路，第二线路对接轨G6外接第二线路，第一线路与第二线路的轨距不同。两侧各设一列承载条G2，用于承受车辆的重量；两侧各设一列限位条G3，用于限制轮对的横向位置。两侧各设一组移轮轨G4，连接第一线路对接轨G1和第二线路对接轨G6，用于引导车轮横向移动。中间设一根解锁轨G5，用于引导锁紧装置D解锁和锁紧。

如图23所示，移轮轨G4由两根距离略大于车轮轮辋宽度的轨条组成，分为两端的移轮轨水平段G41和中间的移轮轨倾斜段G42。移轮轨水平段G41用于在解锁或锁紧过程中保持车轮横向位置不变。移轮轨倾斜段G42用于引导车轮横向移动。

如图23所示，解锁轨G5为两端尖中间粗的轨条，分为两端的解锁轨变宽段G51和中间的解锁轨恒宽段G52。解锁轨变宽段G51用于引导锁紧装置D解锁或锁紧，解锁轨恒宽段G52用于保证车轮移动过程中锁紧装置D保持解锁状态。

如图24所示，承载条G2、限位条G3均由排成一列的滚动导轨块G21组成。滚动导轨块G21为通用的独立结构部件，承载能力高，滚动性好，便于维持变轨距转向架的变轨过程稳定性。

如图25所示，按功能，地面轨距变换装置G可以分为a、b、c三段，a、c段互为锁紧/解锁段， b段为移轮段。移轮轨水平段G41、解锁轨变宽段G51位于a、c段，移轮轨倾斜段G42、解锁轨恒宽段G52位于b段。

如图26所示，当需要从第一线路变换到第二线路时，轨距变换过程如下：

Ⅰ、解锁。轮对通过第一线路对接轨G1驶入地面轨距变换装置G的解锁段a中。轴箱A底部的轴箱横向限位面A1与限位条G3的滚动面接触，限制了轮对的横向位置；同时轴箱A底部的轴箱垂向承载面A2与承载条G2的滚动面接触，承受了车辆的重量；车轮落入移轮轨G4的槽内，车轮轮辋侧面被移轮轨G4限制，车轮与第一线路对接轨G1则脱离接触。此时轴箱承载、车轮卸载，轨距变换开始。解锁轨变宽段G51逐渐变宽，滚环D4被外移，带动锁紧装置D解锁。

Ⅱ、移轮。轮对进入地面轨距变换装置G的移轮段b中。移轮轨倾斜段G42夹持着车轮横向移动，完成轨距的变换。此过程中，限位条G3限制轮对的横向位置，承载条G2承受车辆的重量，解锁轨恒宽段G52使锁紧装置D保持解锁状态。

Ⅲ、锁紧。轮对进入地面轨距变换装置G的锁紧段c中。解锁轨变宽段G51逐渐变窄，滚环D4被逐渐放松限制，锁紧装置D在其弹簧D12的回复力作用下完成锁紧。然后轴箱横向限位面A1与限位条G3脱离接触，轴箱垂向承载面A2与承载条G2也同时脱离接触，车轮脱离移轮轨G4并与第二线路对接轨G6接触。此时轴箱卸载，车轮承载，轨距变换结束。

当需要从第二线路变换到第一线路时，轮对通过第二线路对接轨G6驶入地面轨距变换装置G，从第一线路对接轨G1驶出，c为解锁段，a为锁紧段，轨距变换过程则完全相同。因此地面轨距变换装置G和变轨距转向架是可以双向可逆变换的。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (8)

1.一种变轨距转向架的轮轴组装，包括车轴（B2），装在车轴（B2）上的一个主动车轮组成（B1）和一个从动车轮组成（B3）；其特征在于：

所述主动车轮组成（B1）包括主动车轮（B11）和主动轴套（B12）；

所述从动车轮组成（B3）包括从动轴套（B31）和从动车轮（B32）；

所述主动轴套（B12）与从动轴套（B31）交叉配合，且在主动轴套（B12）与从动轴套（B31）的配合处装有锁紧装置（D）；

所述主动车轮（B11）与车轴（B2）配合具有两种状态：解锁时主动车轮（B11）可相对车轴（B2）轴向滑动，锁紧时主动车轮（B11）与车轴（B2）之间可传递驱动转矩；

所述从动车轮（B32）与车轴（B2）配合具有两种状态：解锁时从动车轮（B32）可相对车轴（B2）轴向滑动，锁紧时从动车轮（B32）与车轴（B2）之间可传递驱动转矩。

2.根据权利要求1所述的变轨距转向架的轮轴组装，其特征在于，所述车轴（B2）两端均设有轴伸（B21）和车轴花键（B22），在车轴（B2）中部设有车轴锁紧凸台（B23）；

所述轴伸（B21）用于安装轴箱轴承以支承轴箱；所述车轴花键（B22）分别与所述主动车轮（B11）和从动车轮（B32）配合；所述车轴锁紧凸台（B23）用于通过锁紧装置（D）固定主动车轮组成（B1）和从动车轮组成（B3）。

3.根据权利要求2所述的变轨距转向架的轮轴组装，其特征在于，所述主动车轮（B11）的孔内设有主动车轮花键（B112），该主动车轮（B11）的内侧端面设有一圈主动车轮凸块（B111）；所述主动车轮花键（B112）与车轴（B2）上的车轴花键（B22）配合；所述主动车轮凸块（B111）与设置在主动轴套（B12）端部的主动轴套凸块（B121）配合；

所述从动车轮（B32）的孔内设有从动车轮花键（B321），该从动车轮花键（B321）与车轴（B2）上的车轴花键（B22）配合。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的变轨距转向架的轮轴组装，其特征在于，所述主动轴套（B12）的第一端部设有与主动车轮（B11）配合的主动轴套凸块（B121），第二端部的外表面设有主动轴套锁紧凸台（B124），且在该第二端部开设有主动轴套缺口（B123）；所述主动轴套（B12）与从动轴套（B31）通过主动轴套缺口（B123）交叉配合；所述主动轴套锁紧凸台（B124）用于将主动车轮组成（B1）固定在车轴（B2）上；

所述主动轴套（B12）中部外径上设有主动轴套花键（B122），该主动轴套花键（B122）用于与装在主动轴套（B12）上的齿轮毂（C）内部的齿轮毂花键（C1）配合。

5.根据权利要求4所述的变轨距转向架的轮轴组装，其特征在于，所述主动轴套缺口（B123）有多个，且沿着主动轴套（B12）的长度方向设置；所述主动轴套凸块（B121）沿着主动轴套（B12）的周向布置，且整体呈V形。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的变轨距转向架的轮轴组装，其特征在于，所述从动轴套（B31）的第一端部与从动车轮（B32）配合，第二端部的外表面设有从动轴套锁紧凸台（B311），且在该第二端部开设有从动轴套缺口（B312）；所述从动轴套（B31）与主动轴套（B12）通过从动轴套缺口（B312）交叉配合；所述从动轴套锁紧凸台（B311）用于将从动车轮组成（B3）固定在车轴（B2）上。

7.根据权利要求6所述的变轨距转向架的轮轴组装，其特征在于，所述从动轴套缺口（B312）有多个，且沿着从动轴套（B31）的长度方向设置；所述从动轴套锁紧凸台（B311）沿着从动轴套（B31）的周向布置，且整体呈V形。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的变轨距转向架的轮轴组装，其特征在于，所述锁紧装置（D）仅有一套。

Images