CN111301468A - 一种轮轨低动力作用转向架 - Google Patents

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Abstract

一种轮轨低动力作用转向架，包括侧架、弹簧托板、弹簧承载座、球面耐磨衬垫、球面定位座；球面定位座为两个，分别设置于两个平行布置侧架的中央方框的，下弦杆内腔的安装面上，沿侧架横向对称布置，其球心位于侧架的纵向，即沿车辆运行方向的中心平面内。本发明通过两个球面定位座有效控制铁路货车侧架横向摆动，定位可靠性较高，可以解决现有技术存在的摆动装置定位可靠性问题。

Description

一种轮轨低动力作用转向架
技术领域
本发明涉及到一种铁路货车转向架结构，尤其是指一种轮轨低动力作用转向架，该种轮轨低动力作用转向架带有侧架横向摆动控制装置，可以有效控制侧架横向摆动；属于铁路货车制造技术领域。
背景技术：
随着铁路货车重载技术的发展，增大货车轴重已成为重载货车发展的主要趋势之一。货车轴重的增加，会带来铁路货车运输效率地大幅提升，但同时轮轨之间的动态作用力作用也将大幅度增加。因此，降低铁路货车转向架轮轨低动力，成为重载货车转向架发展的主要目标之一。
理论研究表明（沈志云，低动力作用货车转向架动力性能的研究，西南交通大学学报，1991年第1期），降低转向架的簧下质量是有效地降低轮轨动力作用的主要措施之一。对于传统三大件式转向架而言，在侧架与承载鞍之间增加橡胶弹性元件，可以大幅度地降低转向架的簧下质量，成为三大件式低动力货车转向架的主要技术特征之一。但橡胶弹性元件的设置，会释放侧架的侧滚运动。在货车高速运行的条件下，如果对侧架的这种侧滚运动不进行有效地控制，转向架将出现运行稳定性问题。
现有的转向架技术，通常是通过在两侧架之间设置横向摆动控制机构来解决这一问题。目前，在低动用转向架上应用侧架横向摆动控制技术的转向架主要为DZ2与DZ5型转向架。如附图1所示，既有转向架的下摆动装置主要由弹簧托板201、摇动座202、摇动支承203及侧架一起组成横向摆动控制机构，实现较低的侧架摆动刚度，同时利用弹簧托板本身的特性，提供转向架两侧架的抗菱形变位刚度及适应线路扭曲所需要的低扭转刚度，可在降低轮轨动力作用的同时，保持传统三大件式所具有的均载性能好、临界速度高及横向性能优良的优点。然而，其侧架横向下摆动装置也存在一些问题，主要为：
1）定位可靠性较差。
该方案的摇动座202与摇动座支承203之间采用两圆柱形面配合定位，且存在有较大的半径差。这种定位方式，虽然可实现侧架较低的摆动刚度，达到提高运行临界速度及改善车辆横向性能的目的，但由于摆动座与摆动座支承存在有半径差，当受到来自线路的较大的横向激扰或通过曲线时，摇动座202与摇动座支承203之间将会产生横向错位，且由于二者之间相互摩擦力的作用，无法复原及保持其初始的正位状态。这样的后果是，转向架将长期在两侧架呈非正位的八字形状态运行，引起滚动轴承装置承受附加的横向力，导致轴承装置温升较快、磨损加剧等一系列的问题。该问题的存在，将缩短轴承的使用寿命，导致运用维护成本的增加。
2）摇动座202与摇动座支承203的维护费用较高
摇动座202与摇动座支承203的圆柱面之间存在的相互转动与滑动，不可避免地将产生磨耗现象。在磨耗到一定限度后，很难修复，必须整体更换，导致维护费用很高。
经检索找到一篇相关的专利，专利号为CN102490751所公布的“铁道货车轴箱悬挂摆动式转向架”为上述DZ2与DZ5型转向架所采用的技术。但是该专利对于侧架的横向摆动控制扔存在不足，仍有待进一步加以研究。
发明内容
本发明的目的在于针对现有铁路货车转向架侧架横向摆动控制存在定位性不稳定，维护不方便的问题，提出一种新的轮轨低动力作用转向架，该轮轨低动力作用转向架带有横向摆动控制装置，可以有效控制侧架的横向摆动。
为了达到这一目的，本发明提供了一种轮轨低动力作用转向架，包括侧架横向摆动控制装置、轮对、滚动轴承装置、承载鞍、八字形橡胶弹性垫、侧架组成、摇枕组成、中央悬挂减振装置、常接触弹性旁承及基础制动装置；所述的侧架横向摆动控制装置包括侧架、弹簧托板、弹簧承载座、球面耐磨衬垫、球面定位座；球面定位座为两个，分别设置于两个平行布置侧架的中央方框的，下弦杆内腔的安装面上，沿侧架横向对称布置，其球心位于侧架的纵向，即沿车辆运行方向的中心平面内。
进一步地，在同一侧架上设置的两个球面定位座上面设置有一个弹簧承载座，弹簧承载座上具有两个朝下开口的球面定位孔，球面定位孔内设置有球面耐磨衬垫。其中，球面定位座的外径与球面耐磨衬垫的内径相同；球面耐磨衬垫的外径与弹簧承载座上定位孔的内径相同。
进一步地，所述的弹簧承载座上具有弹簧托板定位圆台、弹簧定位圆台及螺栓联接孔，弹簧托板上具有相对应的定位孔及螺栓孔。弹簧承载座与弹簧托板通过定位圆台及螺栓联接。
进一步地，所述的弹簧托板与两个弹簧承载座及其相配合的球面耐磨衬垫组成一个整体，与四个球面定位座一起组成四个球铰，然后与两侧架一起组成一个横向可摆动的机构。
进一步地，所述的球面定位座的外径与球面耐磨衬套的内径一致；横向摆动时，球面定位座与球面耐磨衬套及弹簧承载座无相对移动，始终处于铰接的正位状态。
进一步地，所述的球面耐磨衬套与球面定位座的摩擦系数，可根据转向架运行的临界速度进行调整；速度越高时，摩擦系数值应越低。
本发明的优点在于：
1）定位可靠性较高，可以解决现有技术存在的摆动装置定位可靠性问题；
2）在转动部位加入耐磨衬垫，可以解决摆动装置磨耗后维护成本过高的问题；
3）通过适当提高耐磨衬垫的摩擦系数，可以抑制侧架的侧滚运动，从而降低滚动轴承装置及一系弹性悬挂元件的横向受力。
附图说明
图1 是现有转向架侧架横向摆动控制装置摇动座202与摇动座支承203的配合示意图；
图2是本发明所涉及的侧架横向摆动控制装置结构原理示意图；
图3是本发明所涉及的侧架横向摆动控制装置结构装配示意图；
图4是本发明所涉及的轮轨低动力作用转向架的结构装配三维示意图；
图5是本发明所涉及的弹簧承载座（3）的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步阐述。
实施例一
如附图1-5所示，本发明涉及一种轮轨低动力作用转向架，包括侧架横向摆动控制装置（101）、轮对（102）、滚动轴承装置（103）、承载鞍（104）、八字形橡胶弹性垫（105）、侧架组成（106）、摇枕组成（107）、中央悬挂减振装置（108）、常接触弹性旁承（109）及基础制动装置（110），所述的侧架横向摆动控制装置（101）包括侧架（1）、弹簧托板（2）、弹簧承载座（3）、球面耐磨衬垫（4）、球面定位座（5）、联接螺栓（6）及联接螺母（7）。
两个球面定位座（5）设置于在两个平行布置的侧架（1）的中央方框的下弦杆内腔的安装面上，沿侧架横向（与车辆运行方向垂直的水平方向）对称布置，其球心位于侧架（1）的纵向（沿车辆运行方向）中心平面内。
在同一侧架上设置的两个球面定位座（5）上面设置有一个弹簧承载座（3）。弹簧承载座（3）上具有两个朝下开口的球面定位孔（301）。球面定位孔内设置有球面耐磨衬垫（4）。其中，球面定位座（5）的外径与球面耐磨衬垫（4）的内径相同；球面耐磨衬垫（4）的外径与弹簧承载座（3）上定位孔的内径相同。
如附图5所示，弹簧承载座（3）顶部承载平面上具有定位圆台（302）及螺栓联接孔（303）。弹簧承载座（3）通过定位圆台（302）与弹簧托板（2）上相应的孔配合定位；并通过联接螺栓（6）及联接螺母（7）联接。
一个弹簧托板（2）与两个弹簧承载座（3）及其相配合的球面耐磨衬垫（4）组成一个整体，与两侧架（1）及与其配合的两对球面定位座（5）一起组成一个横向可摆动的机构。该摆动机构的转动轴线始终与安装在同一侧架（1）里的每对球面定位座（5）的球心连线保持一致，具有可靠的定位性能。
本发明所涉及的侧架横向摆动控制装置的优点为：
1）定位可靠性较高。
由于摆动机构的球面定位座（5）与弹簧承载座（3）所安装的球面耐磨衬垫（4）的外径一致，所以在横向摆动过程中不存在有横向位移，其相对位置始终保持在正位状态。从根本上解决了既有技术存在的定位可靠性较差的问题，并消除由此带来的运用与维护成本。
2）维护成本低。
由于在其转动节点上采用球面耐磨衬垫（4），在运用磨耗限度后，简单更换该衬垫即可，从而大幅度降低维护成本。
3）改善滚动轴承装置及一系弹性元件的受力，降低转向架运用成本。
侧架的横向摆动，可以降低转向架中央悬挂系统的横向刚度，从而达到提高临界速度的目的，既有技术的转向架临界速度可达160km/h以上。但随着侧架摆动角度的增加，其对滚动轴承装置产生的横向力将相应增加，从而影响轴承的使用寿命。但对于重载转向架而言，通常在100km/h左右运行，过大的运行临界速度意义不大。对于本发明/发明，在满足其运行速度稳定性要求的前提下，可通过适当增大球面耐磨衬垫（4）的摩擦系数来增加侧架的侧滚刚度，抑制其侧滚的角度，从而达到改善滚动轴承装置及一系橡胶弹性元件受力的目的，从而延长轴承及一系橡胶元件的使用寿命，降低运用成本。
上述所列实施例，只是结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明所涉及的侧架横向摆动控制装置的优点为：
该转向架采用了本发明所涉及的侧架横向摆动控制装置。同时，在承载鞍（104）与侧架组成（106）之间设置有八字形橡胶弹性垫（105）。其优点为：
1）采用本发明所涉及的侧架横向摆动控制装置的转向架可提高转向架的可靠性，降低运用及维护成本。
2）在一系采用八字形橡胶垫，可以大幅度降低簧下质量，从而达到降低轮轨动态作用力的目的。现有技术采用锥形橡胶弹簧与橡胶剪切板联合定位的方案，是为了利用锥形橡胶弹簧的低摇头刚度来进一步降低侧架的摆动刚度。但对于本发明而言，其主要应用在重载货车上，采用八字形橡胶垫，可以更好地抑制侧架的侧滚运动，适当降低其临界速度，从而进一步改善轴承与橡胶元件的受力状况，达到降低运用成本的目的。
侧架的横向摆动，可以降低转向架中央悬挂系统的横向刚度，从而达到提高临界速度的目的，既有技术的转向架临界速度可达160km/h以上。但随着侧架摆动角度的增加，其对滚动轴承装置产生的横向力将相应增加，从而影响轴承的使用寿命。但对于重载转向架而言，通常在100km/h左右运行，过大的运行临界速度意义不大。对于本发明，在满足其运行速度稳定性要求的前提下，可通过适当增大球面耐磨衬垫（4）的摩擦系数来增加侧架的侧滚刚度，抑制其侧滚的角度，从而达到改善滚动轴承装置及一系橡胶弹性元件受力的目的，从而延长轴承及一系橡胶元件的使用寿命，降低运用成本。

Claims (6)

1.一种轮轨低动力作用转向架，其特征在于：包括侧架横向摆动控制装置、轮对、滚动轴承装置、承载鞍、八字形橡胶弹性垫、侧架组成、摇枕组成、中央悬挂减振装置、常接触弹性旁承及基础制动装置；所述的侧架横向摆动控制装置包括侧架、弹簧托板、弹簧承载座、球面耐磨衬垫、球面定位座；球面定位座为两个，分别设置于两个平行布置侧架的中央方框的，下弦杆内腔的安装面上，沿侧架横向对称布置，其球心位于侧架的纵向，即沿车辆运行方向的中心平面内。
2.如权利要求1所述的轮轨低动力作用转向架，其特征在于：在同一侧架上设置的两个球面定位座上面设置有一个弹簧承载座，弹簧承载座上具有两个朝下开口的球面定位孔，球面定位孔内设置有球面耐磨衬垫。其中，球面定位座的外径与球面耐磨衬垫的内径相同；球面耐磨衬垫的外径与弹簧承载座上定位孔的内径相同。
3.如权利要求1所述的轮轨低动力作用转向架，其特征在于：所述的弹簧承载座上具有弹簧托板定位圆台、弹簧定位圆台及螺栓联接孔，弹簧托板上具有相对应的定位孔及螺栓孔。弹簧承载座与弹簧托板通过定位圆台及螺栓联接。
4.如权利要求3所述的轮轨低动力作用转向架，其特征在于：所述的弹簧托板与两个弹簧承载座及其相配合的球面耐磨衬垫组成一个整体，与四个球面定位座一起组成四个球铰，然后与两侧架一起组成一个横向可摆动的机构。
5.如权利要求1所述的轮轨低动力作用转向架，其特征在于：所述的球面定位座的外径与球面耐磨衬套的内径一致；横向摆动时，球面定位座与球面耐磨衬套及弹簧承载座无相对移动，始终处于铰接的正位状态。
6.如权利要求1所述的轮轨低动力作用转向架，其特征在于：所述的球面耐磨衬套与球面定位座的摩擦系数，可根据转向架运行的临界速度进行调整；速度越高时，摩擦系数值应越低。
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CN114407959A (zh) * 2022-01-19 2022-04-29 中车长江运输设备集团有限公司 高动态性能铁路货车的转向架侧架及转向架

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