CN112356870A - 一种高速轨道车辆转向架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速轨道车辆转向架，采用内轴箱方式布置，所述铰接构架支撑在所述轮对内侧，能有效改善转向架曲线通过性能，所述铰接构架为双T型结构，两个T型侧梁的圆筒梁中心轴线重合，其中一个圆筒梁伸入另一个圆筒梁内部，所述两个T型侧梁间有两个具有一定横向跨距的轴承，所述两T型侧梁间能自由旋转，转向架的扭转刚度为零，增强了转向架的均载能力、线路适应能力、曲线通过性和高速运行稳定性，从根本上解决了传统转向架运行稳定性和曲线通过性之间的矛盾，采用两个所述一系悬挂装置能使一系悬挂装置各个方向的定位刚度都由独立的部件确定，使一系悬挂装置各个方向的定位刚度能同时达到最优，参数更加准确可靠。

Description

一种高速轨道车辆转向架

技术领域

本发明涉及转向架技术领域，特别涉及一种高速轨道车辆转向架。

背景技术

现有高速转向架都采用整体式构架转向架，整体构架式转向架无菱形变形，抗菱刚度大，能增强转向架的运行稳定性，即加强转向架高速运行时的蛇行稳定性，但所述整体构架式转向架的扭转刚度大，线路适应能力差，曲线通过能力差，传统的整体构架式转向架无法解决运行稳定性和曲线通过性之间的矛盾。

现有转向架一系悬挂装置一个方向的定位刚度常常由两个及两个以上的部件提供，这种定位方式需要对一个部件进行刚度分配的权衡，需要对其不同方向的刚度进行优化和取舍，无法保证不同方向的定位刚度都为最佳刚度，这将影响车辆的动力学性能，使得一系悬挂装置的设计和优化难度大大增加。

按照轴箱布置在轮对外侧和内侧的不同，转向架可分为外轴箱转向架和內轴箱转向架。外轴箱转向架的簧下质量大、转向架整体质量大，轮轨作用力大，轮轨冲击也较大，且外轴箱转向架曲线通过能力也较差、牵引耗能和噪音较大，而內轴箱转向架有自重小、簧下质量低、轮轨动力学作用力低、曲线通过能力强、牵引能源消耗低和噪音小等优点，能更好的满足铁路车辆经济性、环保性和轻量化要求。我国目前高速转向架都为外轴箱转向架，还没有实际运营的高速內轴箱转向架。

根据我国铁路发展状况，研发一种成本低、耗能小、速度高、运行稳定性好和线路适应能力强、曲线通过性好、一系悬挂装置优越的整体构架式转向架有利于我国高速转向架的发展。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的高速转向架存在的簧下质量大、线路适应能力差、曲线通过能力差、一系悬挂装置不优越等不足提供一种高速轨道车辆转向架。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种高速轨道车辆转向架，包含：

轮对，包含车轮；

构架，设于所述轮对内侧，包含两个T型侧梁，所述两个T型侧梁的中心轴线重合，其中一个T型侧梁的圆筒梁伸入另一个T型侧梁的圆筒梁内部，两个T型侧梁间布置有两个具有一定横向跨距的轴承，采用两轴承能实现两T型侧梁间绕横轴的自由旋转，使两T型侧梁间的扭转刚度为零；

一系悬挂装置，包含一系弹簧部件和一系定位部件，所述一系定位部件包含两个纵向拉杆和一个横向拉杆，所述一系弹簧部件连接于所述轴箱顶部，所述两纵向拉杆连接于所述轴箱两侧壁，所述横向拉杆连接于所述轴箱顶部并位于车轴正上方；

二系悬挂装置，包含两个二系弹簧，所述二系弹簧设于所述T型侧梁的箱型梁中心。

本发明所述的一种铁路车辆转向架，采用内轴箱方式布置，所述铰接构架支撑在所述轮对内侧，能减小铰接构架质量，同时能有效缩短车轴长度，降低转向架的簧下质量，从而减小转向架自重，有效降低轮轨磨耗；所述一系悬挂装置采用所述定位部件定位能使一系悬挂装置各个方向的定位刚度都完全由独立的部件提供，从而使一系悬挂装置各个方向的刚度能同时达到最优，使一系悬挂装置参数更加准确可靠，同时够进一步减小转向架的轴距；增加二系悬挂装置，即采用两系悬挂能有效改善转向架的垂向和横向性能，提高转向架的运行速度，满足转向架高速运行的要求，并且所述二系弹簧布置于T型侧梁的箱型梁中部，所述二系弹簧能增加车辆的运行速速。

优选的，所述车轴采用中空车轴，能进一步降低转向架的簧下质量。

优选的，所述T型侧梁两端连接所述一系悬挂装置，所述T型侧梁由一个纵向布置的箱型侧梁和一个横向布置的圆筒梁成，所述圆筒梁布置在所述箱型侧梁中部，呈T字型结构，所述两T型侧梁间有两个具有一定横向跨距的轴承，所述铰接构架为整体构架，即铰接构架无菱形变形，使铰接构架能承受垂向、横向和纵向的力以及能承受绕纵向轴和垂向轴的弯矩，只释放绕横轴转动的自由度，提高了本发明转向架的均载能力、高速运行稳定性、曲线通过性和线路适应性，从根本上解决了传统转向架高速运行过程中蛇行稳定性和曲线通过性的矛盾，所述两个T型侧梁间能进行绕横轴的自由点头运动，两T型侧梁间的扭转刚度为零。

本发明利用轴承内外圈自由旋转的特性，实现两T型侧梁之间绕横轴的自由点头运动，同时利用轴承能承受轴向力和径向力的特性实现铰接构架的整体性。

优选的，所述两个轴承采用外径相同、内径不同的轴承，采用不同内径便于轴承的选型，采用相同外径可以减少所述圆筒梁外表面的直径变化数量，有利于在圆筒梁外表面布置纵向工字梁，所述纵向工字梁布置于转向架中心，所述纵向工字梁上表面安装有牵引拉杆、两侧表面对称布置有横向止挡，所述牵引拉杆采用单拉杆，充分利用了转向架内部的空间，使转向架结构更加紧凑。

优选的，所述一系弹簧部件包含螺旋钢弹簧，所述螺旋钢弹簧布置于轴箱顶部。

优选的，所述一系悬挂装置的定位部件包含的两个纵向拉杆上下偏置，即一高一低布置，其中一个高于轴车轴中心，其中一个低于车轴中心，当轴箱在受到纵向力的时候，所述两上下偏置的纵向拉杆上的纵向力会形成转矩，与一系垂向减振器施加给轴箱的转矩平衡，可有效抑制轴箱的旋转，保证一系悬挂装置的稳定。

优选的，所述一系悬挂装置的定位部件包含的两个纵向拉杆左右偏置，其中一个与车轮的横向距离大于另一个与车轮的横向距离，这种布置方式可以优化轴箱的横向空间，便于一系垂向减振器、轮盘制动装置和轴盘制动装置的布置。

优选的，所述一系悬挂装置的定位部件包含的横向拉杆为单拉杆，所述横向拉杆提供整个一系悬挂装置的横向定位刚度，不影响纵向定位刚度。

优选的，所述一系垂向减振器布置于所述轴箱侧壁，提供整个一系悬挂装置的减振阻尼。

所述一系悬挂装置各个方向的定位都由不同的零部件实现，即可实现一系悬挂装置的垂向悬挂、纵向定位、横向定位和垂向减振阻尼分别由独立的部件实现，使各个方向的刚度都易调节，能保证一系悬挂装置各方向的悬挂参数更准确可靠，可实现一系悬挂装置各个方向定位刚度的单独设计，使得一系悬挂装置各个方向刚度可以同时达到最优，从而提高车辆的牵引性能、直线运行稳定性和曲线通过性。

所述一种铁路车辆转向架，每个所述车轮上布置一套轮盘，每根车轴上布置一套轴盘，所述轮盘制动装置布置在转向架端部，有利于减小转向架的轴距，从而减小转向架的质量，改善转向架的曲线通过性能，所述轴盘制动装置布置在转向架中部，有利于铰接构架的受力，同时能充分利用转向架内部空间，使转向架结构更加紧凑。

优选的，所述T型侧梁上布置有横向减振器，所述T型侧梁外侧凸出一个外伸箱型梁，所述外伸箱型梁上布置有二系垂向减振器和抗蛇行减振器，所述外伸箱型梁偏离T型侧梁中心一定的纵向距离，目的是便于在T型侧梁中部安装抗侧滚扭杆，所述抗侧滚扭杆可增加內轴箱转向架在高速运行时的抗侧滚能力。

所述抗侧滚扭杆布置在转向架中心，扭杆的中心轴线与圆筒梁的中心中轴线重合，使抗侧滚扭杆不影响两个T型侧梁进行自由的点头运动，能保证转向架同时拥有优越的抗侧滚能力、线路适应能力、曲线通过性和运行稳定性。

采用本实施例所述的转向架，采用內轴箱布置方式，减小了转向架的簧下质量和铰接构架的质量，从而能减小整个转向架的质量，使转向架的轮轨动力学作用力低、曲线通过能力强、牵引能源消耗低和噪音小；转向架一系悬挂装置采用三个单拉杆进行纵向和横向定位，采用弹簧部件进行垂向定位和使用一系垂向减振器进行阻尼减振，使转向架的各个方向的一系悬挂装置参数都由独立的部件提供，使得一系悬挂装置各方向的定位参数能进行单独控制，可以同时达到最优，使一系悬挂装置参数更准确可靠；转向架的扭转刚度为零，即转向架两个T型侧梁能绕横轴完全自由旋转，增强了转向架的均载能力、线路适应能力和运行稳定性，进一步增加了转向架的曲线通过能力，从根本上解决了传统转向架运行稳定性和曲线通过性之间的矛盾，安装的抗侧滚扭杆不影响两个T型侧梁进行自由的点头运动，使转向架同时拥有良好的抗侧滚能力；转向架使用二系弹簧，可增加转向架的运行速度。

附图说明

图1为一种高速铁路內轴箱转向架的结构示意图；

图2为一种高速铁路內轴箱转向架的结构俯视图；

图3为铰接构架的结构示意图；

图4为铰接构架的半剖视图

图5为T型侧梁的结构示意图一；

图6为图5的俯视图；

图7为T型侧梁的结构示意图二；

图8为图7的俯视图；

图9为一系悬挂装置的结构示意图；

图10为一系悬挂装置的安装示意图一；

图11为一系悬挂装置的安装示意图二。

图中标记：1-车轮，21-T型侧梁，211-箱型侧梁，212-圆筒梁，22-纵向工字梁，23-外伸箱型梁，24-端盖，25-轴承定位套筒，26-左定位套筒，27-中定位套筒，28-右定位套筒，3-轴箱，31-车轴，32-轴盘，33-轮盘，41-一系弹簧部件，42-一系定位部件，43-一系垂向减振器，5-二系弹簧，6-牵引拉杆，71-横向止挡，72-抗侧滚扭杆，73-抗蛇行减振器，74-二系垂向减振器，75-二系横向减振器，76-轮盘制动装置，77-轴盘制动装置。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

如图1-8所示，本发明提供了一种铁路车辆转向架，包含：

一种铁路车辆转向架，包含：

轮对，包含车轮1；

铰接构架，设于所述轮对内侧，包含两个T型侧梁21，所述两个T型侧梁21的中心轴线重合，其中一个T型侧梁21的圆筒梁212伸入另一个T型侧梁21的圆筒梁212内部，两个T型侧梁21间布置有两个具有一定横向跨距的轴承36，采用两轴承36能实现两T型侧梁21间绕横轴的自由旋转，使两T型侧梁21间的扭转刚度为零；

一系悬挂装置，包含一系弹簧部件41和一系定位部件42，所述一系定位部件42包含两个纵向拉杆和一个横向拉杆，所述一系弹簧部件41连接于所述轴箱3顶部，所述两纵向拉杆连接于所述轴箱3两侧壁，所述横向拉杆连接于所述轴箱3顶部并位于车轴31正上方，使所述横向拉杆上的横向力经过车轴31中心，有利于车轴31和轴箱3的受力；

二系悬挂装置，包含两个二系弹簧5，所述二系弹簧5设于所述箱型侧梁211的中心。

具体的，本实施例中示例包含两个所述轮对、铰接构架、一系悬挂装置和二系悬挂装置，每个所述轮对包含两个相对设置的车轮1，所述构架和轴箱3 均设于所述轮对内侧，所述轴箱3 用于连接车轴31，所述车轴31 为中空构件。

所述T型侧梁21两端连接所述一系悬挂装置，所述T型侧梁21由一个纵向布置的箱型侧梁211和一个横向布置的圆筒梁212组成，所述圆筒梁212布置在所述箱型侧梁211中部，呈T字型结构，所述两T型侧梁21间有两个具有一定横向跨距的轴承36和对两轴承36进行定位的定位件：左定位套筒26、中定位套筒27、右定位套筒28、轴承定位套筒25，以及安装在圆筒梁212端部的定位端盖24，所述定位件能对轴承36进行固定，保证两T型侧梁21组成整体构架，不影响铰接构架的整体性，即铰接构架无菱形变形，且所述两个T型侧梁21间能进行绕横轴的自由点头运动，两T型侧梁21间的扭转刚度为零，使铰接构架能承受垂向、横向和纵向的力以及能承受绕纵向轴和垂向轴的弯矩，只释放绕横轴转动的自由度，提高了本发明转向架的均载能力、高速运行稳定性、曲线通过性和线路适应性，从根本上解决了传统转向架高速运行过程中蛇行稳定性和曲线通过性的矛盾。

本发明利用轴承36内外圈自由旋转的特性，实现两T型侧梁21之间绕横轴的自由点头运动，同时利用轴承36能承受轴向力和径向力的特性实现铰接构架的整体性。

所述两个轴承36采用外径相同、内径不同的轴承，采用内径不同的目的是便于轴承36的选型，采用外径相同的目的是减少所述圆筒梁212外表面的直径变化数量，有利于在圆筒梁212外表面布置纵向工字梁22，所述纵向工字梁22布置于转向架中心，所述纵向工字梁22上表面安装有牵引拉杆6、两侧表面对称布置有横向止挡71，所述牵引拉杆6采用单拉杆，充分利用了转向架内部的空间，使转向架结构更加紧凑，符合內轴箱转向架结构紧凑的特点。

所述一系弹簧部件包含螺旋钢弹簧，所述螺旋钢弹簧布置于轴箱3顶部；所述一系悬挂装置的定位部件42包含的两个纵向拉杆上下偏置，即一高一低布置，其中一个高于轴车轴31中心，其中一个低于车轴31中心，目的是当轴箱3在受到纵向力的时候，所述两纵向拉杆上的纵向力可形成转矩，与一系垂向减振器43施加给轴箱3的转矩平衡，可有效抑制轴箱3的旋转，保证一系悬挂装置的稳定；所述一系悬挂装置的定位部件42包含的两个纵向拉杆左右偏置，其中一个与车轮1的横向距离大于另一个与车轮1的横向距离，这种布置方式可以优化轴箱3的横向空间，便于一系垂向减振器43、轮盘制动装置76和轴盘制动装置77的布置。

所述一系悬挂装置的定位部件42包含的横向拉杆为单拉杆，所述横向拉杆提供整个一系悬挂装置的横向定位刚度，不影响纵向定位刚度。

所述一系垂向减振器43布置于所述轴箱3侧壁，提供整个一系悬挂装置的减振阻尼。

所述一系悬挂装置各个方向的定位都由不同的零部件实现，即可实现一系悬挂装置的垂向悬挂、纵向定位、横向定位和垂向减振阻尼分别由独立的部件实现，使各个方向的刚度都易调节，能保证一系悬挂装置各方向的悬挂参数更准确可靠，可实现一系悬挂装置各个方向定位刚度的单独设计，使得一系悬挂装置各个方向刚度可以同时达到最优，从而提高车辆的牵引性能、直线运行稳定性和曲线通过性。

所述二系弹簧5采用空气弹簧，所述空气弹簧性能优越，能提高转向架的运行速度，同时能使车体底板面高度在各种载荷情况下始终处于一定的高度范围，便于车辆的高速运行和站台的设计。

所述一种铁路车辆转向架，每个所述车轮1上布置一套轮盘33，每根车轴31上布置一套轴盘32。所述轮盘制动装置76布置在转向架端部，有利于减小转向架的轴距，从而减小转向架的质量，改善转向架的曲线通过性能，所述轴盘制动装置77布置转向架中部，有利于铰接构架的受力，同时能充分利用转向架内部空间，使转向架结构更加紧凑。

所述T型侧梁21上布置有横向减振器75，所述T型侧梁21外侧凸出一个外伸箱型梁23，所述外伸箱型梁23上布置有二系垂向减振器76和抗蛇行减振器71，所述外伸箱型梁23偏离T型侧梁1中心一定的纵向距离，目的是便于在T型侧梁21中部安装抗侧滚扭杆72，所述抗侧滚扭杆72可增加內轴箱转向架在高速运行时的抗侧滚能力。

所述抗侧滚扭杆72布置在转向架中心，扭杆721的中心轴线与圆筒梁212的中心轴线重合，使抗侧滚扭杆72不影响两个T型侧梁21进行自由的点头运动，能保证转向架同时拥有优越的抗侧滚能力、线路适应能力、曲线通过性和运行稳定性。

采用本实施例所述的转向架，采用內轴箱布置方式，减小了转向架的簧下质量和铰接构架的质量，从而能减小整个转向架的质量，使转向架的轮轨动力学作用力低、曲线通过能力强、牵引能源消耗低和噪音小；转向架一系悬挂装置采用三个单拉杆进行纵向和横向定位，采用弹簧部件进行垂向定位和使用一系垂向减振器进行阻尼减振，使转向架的各个方向的一系悬挂装置参数都由独立的部件提供，使得一系悬挂装置各方向的定位参数能进行单独控制，可以同时达到最优，使一系悬挂装置参数更准确可靠；转向架的扭转刚度为零，即转向架两个T型侧梁能绕横轴完全自由旋转，增强了转向架的均载能力、线路适应能力和运行稳定性，进一步增加了转向架的曲线通过能力，从根本上解决了传统转向架运行稳定性和曲线通过性之间的矛盾，安装的抗侧滚扭杆不影响两个T型侧梁进行自由的点头运动，使转向架同时拥有良好的抗侧滚能力；二系弹簧使用空气弹簧，能提高转向架的运行速度，同时能使车体底板面高度在各种载荷情况下始终处于一定的高度范围，便于车辆的高速运行和站台的设计。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高速轨道车辆转向架，其特征在于

轮对，包含车轮（1）；

铰接构架，设于所述轮对内侧，包含两个T型侧梁（21），所述两个T型侧梁（21）的圆筒梁（212）中心轴线重合，其中一个T型侧梁（21）的圆筒梁（212）伸入另一个T型侧梁（21）的圆筒梁（212）内部，两个T型侧梁（21）间布置有两个具有一定横向跨距的轴承（36），采用两轴承（36）能实现两T型侧梁（21）间绕横轴的自由旋转；

一系悬挂装置，包含一系弹簧部件（41）和一系定位部件（42），所述一系定位部件（42）包含两个纵向拉杆和一个横向拉杆，所述一系弹簧部件（41）连接于所述轴箱（3）顶部，所述两纵向拉杆连接于所述轴箱（3）两侧壁，所述横向拉杆连接于所述轴箱（3）顶部并位于车轴（31）正上方。

2.根据权利要求1所述的转向架，其特征在于，所述T型侧梁（21）两端连接所述一系悬挂装置，所述T型侧梁（21）由一个纵向布置的箱型侧梁（211）和一个横向布置的圆筒梁（212）组成，所述圆筒梁（212）布置在所述箱型侧梁（211）中部，呈T字型结构。

3.根据权利要求1所述的转向架，其特征在于，所述定位部件（42）包含两个纵向拉杆，所述纵向拉杆为单拉杆，所述两个纵向拉杆上下偏置，即一高一低布置，其中一个高于车轴（31）中心，其中一个低于车轴（31）中心，同时，所述两个纵向拉杆左右偏置，其中一个与车轮（1）的横向距离大于另一个与车轮（1）的距离；所述定位部件（42）还包含一个横向拉杆，所述横向拉杆为单拉杆，所述横向拉杆设置于轴箱（3）顶部中心并位于所述车轴（31）正上方。

4.根据权利要求1所述的转向架，其特征在于，所述抗侧滚扭杆（72）布置在转向架中心，扭杆（721）的中心轴线与圆筒梁（212）的中心轴线重合。

5.根据权利要求2所述的转向架，其特征在于，所述两轴承（36）具有相同的外径、不同的内径。

6.根据权利要求2所述的转向架，其特征在于，所述T型侧梁（21）的圆管梁（212）上安装有纵向工字梁（22），所述纵向工字梁（22）布置于转向架中心，所述纵向工字梁（22）上表面布置有牵引拉杆（6），两侧表面对称布置有横向止挡（74），所述牵引拉杆（6）采用单拉杆。

7.根据权利要求1-6任一所述的转向架，其特征在于，每个所述车轮（1）上布置一套轮盘（33），每根车轴（31）上布置一套轴盘（32），所述轮盘制动装置（76）布置在转向架端部，所述轴盘制动装置（77）布置在转向架中部。

8.根据权利要求1-6任一所述的转向架，其特征在于，所述T型侧梁（21）上布置有横向减振器（75），所述T型侧梁（21）外侧凸出一个外伸箱型梁（23），所述外伸箱型梁（23）上布置有二系垂向减振器（76）和抗蛇行减振器（71），所述外伸箱型梁（23）偏离T型侧梁（1）中心一定的纵向距离。

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