CN112572503B - 一种铁路货车的弹性减振装置及转向架 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种铁路货车的弹性减振装置，包括：底座，连接于所述底座的一侧的套筒，设于所述套筒内，可沿所述套筒的轴线方向弹性伸缩的所述弹性件；连接于所述弹性件远离所述底座的一端的所述上盖；所述上盖与所述套筒之间还设有将所述上盖受到的侧摆力转化为与所述套筒之间的水平作用力的阻尼装置。这种结构的减振装置不同于现有技术中直接依靠橡胶蠕变衰减侧摆振动的结构，而是将侧摆力转化为与套筒的水平作用力，通过增大与套筒的摩擦力进行振动的衰减，结构简单，且解决了橡胶旁承寿命短的缺点。本公开还提供了应用上述弹性减振装置的转向架，具有相同效果。

Description

一种铁路货车的弹性减振装置及转向架

技术领域

本公开涉及转向架和车辆底架间的连接装置，具体涉及一种弹性减振装置以及包括该弹性减振装置的转向架。

背景技术

铁路货车一般包含车体、转向架、车钩缓冲装置和制动装置等。其中，转向架的作用是支承车体，引导车辆沿轨道行驶，并承受来自车体及线路的各种载荷。车体与转向架通过心盘和弹性旁承连接成一体，其中，心盘设置在转向架中部，主要承担垂直载荷；弹性旁承设置在心盘两侧，主要防止车体侧摆角度过大。旁承主要有两种：一种为间隙旁承，可防止车体侧摆角度过大；另一种为弹性旁承，不仅可起到防止车体侧摆角度过大的作用，还可以增加与转向架间的回转阻力矩，以便提高车辆的运行速度。目前，国内外大部分快速铁路货车转向架均采用弹性旁承。

请参考图1，图1为现有技术中一种弹性旁承的结构示意图。该弹性旁承设有旁承磨耗板4’和挡件8’。当车体与转向架组装后，弹性体1’有一定压缩量，在上旁承板7’和旁承磨耗板4’产生垂直方向正压力。当上旁承板7’和旁承磨耗板件4’有相对水平运动时，在水平摩擦力作用下产生一定的回转阻力矩，从而增加车体与转向架间的回转阻力矩。当车体与转向架组装后，上旁承板7’与挡件8’间有一定的垂向间隙。当车体侧摆到一定角度后，上旁承板7’下压与挡件8’接触，避免车辆侧摆角度过大。

然而，该弹性旁承主要通过弹性体蠕变使侧摆振动衰减，弹性体为橡胶弹性件，由于橡胶材料容易老化且在低温情况下具有脆性的特点，导致该弹性旁承的寿命较短，一般情况下最长才六年，且在超低温情况下无法使用。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种弹性减振装置，以及具有该弹性减振装置的转向架。

本公开提供了一种一种铁路货车的弹性减振装置，包括：

底座，

套筒，所述套筒连接于所述底座的一侧，

弹性件，所述弹性件设于所述套筒内，可沿所述套筒的轴线方向弹性伸缩；

上盖，所述上盖连接于所述弹性件远离所述底座的一端；

所述上盖与所述套筒之间还设有将所述上盖受到的侧摆力转化为与所述套筒之间的水平作用力的阻尼装置。

采用这种结构，该减振装置连接于车体和转向架之间后，车体未发生侧摆之前，上盖与车体枕梁的旁承面接触，弹簧有一定的压缩量，形成一定的预压缩力，弹簧的预压缩力作用于上盖，在上旁承板7和上盖间产生垂直方向正压力。当上旁承板和上盖有相对水平运动时，在水平摩擦力作用下产生一定的回转阻力矩，从而增加车体与转向架间的回转阻力矩。

当车体发生侧摆时，上盖受到枕梁施加的侧摆力而上下运动，弹簧受到进一步的压缩，将更大的弹力作用于上盖，此时阻尼装置进一步将该弹力转化为上盖和套筒之间的更大的水平作用力，在垂直摩擦力作用下使垂向振动衰减，起到减振的目的。

由此可见，这种结构的减振装置不同于现有技术中直接消耗橡胶磨耗板的结构，而是将侧摆力转化为与套筒的水平作用力，通过增大与套筒的摩擦力进行振动的衰减，结构简单，且解决了橡胶旁承寿命短的缺点。

优选地，所述阻尼装置包括推挡件和至少一个摩擦块，

所述推挡件连接于所述上盖下方，设有从上到下倾斜的推挡面；

所述摩擦块沿水平方向设置，内端与所述推挡面贴合匹配，外端与所述套筒抵接。

优选地，所述上盖为具有中心通孔的第一筒形结构，所述第一筒形结构周面设有至少两个水平通孔，所述摩擦块插装于所述水平通孔中，至少两个所述摩擦块的内端相对设置、外端与所述套筒内壁贴合匹配；所述推挡件设于所述上盖和所述弹性件之间，所述推挡件的顶部插入所述中心通孔，且所述推挡件的顶部设有与多个所述摩擦块的内端贴合匹配的所述推挡面。

优选地，所述推挡件的顶部为横截面自上而下渐扩的锥形，至少两个所述摩擦块的内端与所述锥形贴合。

优选地，所述水平通孔的数量为4个，4个所述水平通孔沿所述第一筒形结构向心设置，且均布于所述第一筒形结构的周向。

优选地，所述上盖的外侧壁略小于所述套筒的内侧壁，所述上盖受到第一预设垂向力后压缩所述弹性件、向下移动至所述套筒内、与所述套筒内侧壁摩擦配合。

优选地，所述上盖、所述推挡件、所述摩擦块和所述套筒中的至少相配合的二者为刚性结构。

优选地，所述推挡件的推挡面、所述摩擦块的表面、所述水平通孔内壁和所述套筒内壁四者中的至少一者的硬度大于除所述四者之外的其他位置的硬度。

优选地，所述弹性件具体为弹簧，所述推挡件的顶部下方还设有用于遮挡所述弹性件的挡圈和嵌套于所述弹性件内的第二筒形结构。

优选地，所述上盖顶部还设有上旁承板，所述上旁承板在受到第二预设垂向力时，压缩所述弹簧、与所述套筒上表面接触；和/或

所述第二筒体结构的底部在受到第三预设垂向力时，压缩所述弹簧、与所述套筒内底壁接触。

此外，本公开还提供一种铁路货车的转向架，包括如上所述的弹性减振装置。该转向架具有与减振装置相同的技术效果。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1为现有技术中一种弹性旁承的结构示意图；

图2为本公开所提供弹性减振装置的一种具体实施方式的主视剖面图；

图3为图2的俯视图；

图4为图2的分解图；

图5为本公开所提供弹性减振装置的摩擦块的另一种具体实施方式的结构示意图。

附图标记：

图1中：

弹性体1’、旁承磨耗板4’、上旁承板7’、挡件8’；

图2-图4中：

底座1、连接孔11；

套筒2、

弹性件3、

上盖4、中心通孔41、水平通孔42、

阻尼装置5、推挡件51、摩擦块52、挡圈53、第二筒形结构54。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。

在实施方式的描述中，“上”、“下”、“左”、“右”、“外”、“内”等方位均是基于附图中所示方位，是为了方便描述清楚而设定，不应视为对本公开的限定。其中，“外”是指附图2、3中从轴向中心线向四周外部延伸的方向，“内”是指图2、3中从外部向轴向中心线延伸的方向。

在一种具体实施方式中，如图2-图4所示，图2为本公开所提供弹性减振装置的一种具体实施方式的主视剖面图；图3为图2的俯视图；图4为图2的分解图；本公开提供了一种弹性减振装置，该弹性减振装置包括底座1、套筒2、弹性件3、上盖4。其中，底座1用于与转向架的摇枕连接，套筒2连接于底座1的一侧，弹性件3设于套筒2内，并可沿套筒2的轴线方向弹性伸缩；上盖4的上部可以设置上旁承板(图中未示出)，上旁承板材料或为尼龙，或为钢板，该上旁承板与上盖4之间或为卡入式连接，或为螺栓连接，或为铆钉连接，或为焊接，上盖4通过上旁承板与车体的枕梁连接，上盖4的下部连接于弹性件3远离底座1的一端；最重要的是，上盖4与套筒2之间还设有将上盖4受到的侧摆力转化为与套筒2之间的水平作用力的阻尼装置5。

采用这种结构，该减振装置连接于车体和转向架之间后，上盖4与车体枕梁的旁承面接触，弹簧有一定的压缩量，形成一定的预压缩力，弹簧的预压缩力作用于上盖4，在上旁承板7和上盖4间产生垂直方向正压力。当上旁承板和上盖4有相对水平运动时，在水平摩擦力作用下产生一定的回转阻力矩，从而增加车体与转向架间的回转阻力矩。

当车体发生侧摆时，上盖4受到枕梁施加的垂向侧摆力而上下运动，弹簧受到进一步的压缩，将更大的弹力作用于上盖4，此时阻尼装置5进一步将该弹力转化为上盖4和套筒2之间的更大的水平作用力，也就是通过阻尼装置产生上盖4与套筒2之间的阻力，使垂向振动衰减，起到减振的目的，从而进一步减小车体的侧摆力，与此同时，也使得车体与转向架之间产生更大的回转阻力矩，从而提高车辆的临界运行速度。

由此可见，这种结构的减振装置不同于现有技术中直接依靠橡胶蠕变衰减侧摆振动的结构，而是将侧摆力转化为与套筒2的水平作用力，通过增大与套筒2的摩擦力进行振动的衰减，结构简单，且解决了橡胶磨耗板寿命短的缺点。

下面进一步设置上述阻尼装置5的具体结构。

在一种具体实施方式中，上述阻尼装置5可以包括推挡件51和至少一个摩擦块52，推挡件51连接于上盖4下方，且具有从上到下倾斜设置的推挡面；摩擦块52沿水平方向设置，内端设有摩擦面，该摩擦面与推挡面贴合匹配，外端与套筒2抵接。

采用这种结构，上述推挡件51负责将上盖4受到的侧摆力通过倾斜的推挡面分解为垂直作用力和水平作用力，摩擦块52的摩擦面接受推挡件51的传力，由于摩擦块52设置于水平通孔42中，因此摩擦块52在水平作用力的驱使下沿水平方向向外移动，使得摩擦块52的外端向套筒2的内壁施加水平作用力，从而增大摩擦块52外端与套筒2之间的摩擦力，形成较大的阻力矩，从而对侧摆力进行衰减，在车体与转向架之间产生更大的回转阻力矩，从而提高车辆的临界运行速度。

一种具体的方案中，如图2-4所示，上述上盖4为具有中心通孔41的第一筒形结构，第一筒形结构的周面设有至少两个水平通孔42，摩擦块52插装于水平通孔42中，至少两个摩擦块52的内端相对设置、外端与套筒2内壁贴合匹配；推挡件51设于上盖4和弹性件3之间，推挡件51的顶部插入中心通孔41、且推挡件51的顶部设有与多个摩擦块52的内端贴合匹配的推挡面。

采用这种结构，水平通孔42能对摩擦块52起到承托和定位的作用，保证摩擦块52的水平的移动轨迹；此外，将推挡件51的顶部插入中心通孔41，能进一步对推挡件51起到限位作用；水平通孔42和中心通孔41的双重限位作用能够保证推挡件51与摩擦块52的精准匹配，从而保证阻尼装置5的工作稳定性和可靠性，避免由于二者的误差较大导致无法传力的现象。

更具体的方案中，推挡件51的顶部为横截面自上而下渐扩的锥形，至少两个摩擦块52的内端与锥形贴合。由于锥形结构的外表面为周向完整的倾斜表面，采用这种结构，使得推挡面为完整的一周，这使得摩擦块52在周向任何一处均可与推挡面配合，从而进一步保证阻尼装置5的传力准确性和稳定性。

当然，该锥形的横截面并不仅限自上而下渐扩，还可以设置为自上而下渐缩。此外，上述推挡件51的顶部的形状并不仅限锥形，还可以为半球形，该半球形的横截面可以自上而下逐渐增大，也可以自上而下逐渐减小。

另一种具体实施方式中，如图5所示，图5为本公开所提供弹性减振装置的摩擦块52的另一种具体实施方式的结构示意图，上述摩擦块52并不仅限设于上盖4的水平通孔42中的圆柱体，还可以直接将上盖4的第一筒形结构沿周向分解为多块结构，并将该多块结构的下端设为锥形结构或者半球形，将推挡件51的顶部直接插装于该锥形结构或者半球形结构的底端，该推挡件51的顶部与锥形结构或半球形贴合匹配。

采用这种结构，将摩擦块52与上盖4集成为一个零件，使得上盖4承受侧摆力后能够以最短的传递路径通过推挡面传递给推挡件51，由于推挡件51的下部受到弹性件3施加的反作用力，该多块结构的至少一块受到推挡面的作用力的驱使水平向外移动至套筒2，与套筒2摩擦匹配，从而衰减侧摆力，同样起到增大回转阻力矩的作用。这种结构具有节省零件数量、简化结构的特点。

更具体的方案中，如图4所示，上述水平通孔42的数量为四个，四个水平通孔42沿第一筒形结构向心设置，且均布于第一筒形结构的周向。当然，上述摩擦块52和水平通孔42的数量还可以设置为三个、五个等其他数量，可以根据具体工况和受力情况具体设定。

在另一种具体实施方式中，如图2所示，上述上盖4的外侧壁略小于套筒2的内侧壁，上盖4在弹性件3受压后可移动至套筒2内、与套筒2内侧壁摩擦配合。

采用这种结构，当车体未发生侧摆时，上盖4未受到旁承施加的侧摆力，上盖4与底座1在竖直方向存在一定的距离；当车体发生侧摆时，上盖4先受到车体施加的侧摆作用力，使得上盖4压缩弹性件3，弹性件3被压缩后带动上盖4向下移动至套筒2内，使得上盖4与套筒2之间发生摩擦，与此同时，摩擦块52也向套筒2的内壁施加水平作用力，以使上盖4与套筒2、摩擦块52与套筒2之间均摩擦产生阻力，起到减振的目的。

在又一种具体实施方式中，上述上盖4、推挡件51、摩擦块52和套筒2中的至少相配合的二者为刚性结构。具体可以由钢制成，或者由铸铁或其他刚性材料制成。

在该结构中，上盖4与套筒2、推挡件51与摩擦块52在侧摆力的作用下形成摩擦运动副，将这些容易磨损的零部件设置为钢性件，能够有效解决现有技术中橡胶弹性旁承寿命短和低温失效等问题。

进一步的方案中，通过将上述容易磨损的位置进行特殊的表面处理，能使得上述推挡件51的推挡面、摩擦块52的表面、水平通孔42内壁和套筒2内壁这四者中的至少一者的硬度大于除这四者之外的其他位置的硬度，从而提高易磨损位置的硬度，能更进一步增加耐磨性，提高该减振装置的使用寿命。

此外，还可以在套筒2内侧、水平通孔42内设置衬套，该衬套具有一定的耐磨性，且便于更换，使得减振装置具有更高的可靠性和稳定性，增加减振装置的使用寿命，又不会增加过多的生产成本。

另一具体实施方式中，上述弹性件3具体为弹簧，该弹簧的数量可为一组、两组或者多组，各组弹簧的高度、弹性系数均可相同，也可以各不相同。为了与弹簧更好地配合，推挡件51的顶部下方还设有用于遮挡弹性件3的挡圈53和嵌套于弹性件3内的第二筒形结构54。

采用这种结构，如图2-4所示，挡圈53能够与弹簧的端面抵接，从而保证在弹簧的预压缩力作用下，推挡件51的顶部与上盖4形成紧密的配合。插装于弹簧内部的第二筒形结构54则可以保证弹簧仅沿套筒2的轴向伸缩，从而能避免弹簧失效、提高弹簧的使用寿命。具体地，该第二筒形结构54沿套筒2的轴向可以延伸至套筒2的底部，也可以延伸至套筒2的中部。

在另一种具体实施方式中，上盖4顶部还设有上旁承板，安装好减振装置后，上旁承板与套筒2上平面间隔预设距离，当该上旁承板在受到第二预设垂向力时，上旁承板压缩弹簧、向下运动、与套筒2上表面接触，此时刚性套筒2起到挡板的作用，对垂向力的振动进行衰减，避免上旁承板发生侧摆；第二预设垂向力消失时，上旁承板在弹簧反弹力作用下向上运动、再次与套筒2间隔预设距离。

另一具体方案中，安装好减振装置后，第二筒形结构54与套筒2的内底壁间隔预设距离，在受到第三预设垂向力时，第二筒形结构54压缩弹簧、直到第二筒形结构54的底部与套筒2内底壁接触，此时套筒2的内底壁也起到挡板的作用，对垂向力产生阻力，从而对垂向力引起的振动进行衰减；当第三预设垂向力消失时，第二筒形结构54在弹簧反弹力作用下向上运动、再次与套筒2的内底壁间隔预设距离。

采用这种结构，套筒2上表面、套筒2内底壁分别作为挡板对上旁承板、第二筒形结构54形成阻力，更进一步地增强了减振效果。这里上旁承板、第二筒形结构54可以分别同时接触套筒2的上表面、内底壁，也可以一个先接触、一个后接触。

综上所述，本减振装置通过阻尼装置5产生摩擦块52与套筒2的水平作用力、上盖4与套筒2形成摩擦配合、上旁承板与套筒2上表面形成挡块配合、第二筒形结构54与套筒2内底壁也形成挡块配合，其中两处挡块配合起到了间隙旁承的作用，上盖4与套筒2之间的摩擦配合起到了减振的作用，阻尼装置5同时起到了减振和增大回转阻力矩的作用，四处配合形成了较为完整的减振体系。

另一具体实施方式中，如图2-4所示，上述底座1可以为板状，套筒2为一体成型于底座1上的盲孔结构。这种一体式底座1结构简单、制造加工工序较少，能进一步节省弹性减振装置的生产成本。当然，该底座1与套筒2也可以为分体式结构，二者通过螺栓连接，或者二者焊接于一体。此外，上述套筒2不仅限盲孔结构，还可以为通孔结构。底座1外侧可以设置连接孔11，底座1通过安装于连接孔11的螺栓与摇枕进行连接。

本公开还提供一种铁路货车的转向架，包括上述的弹性减振装置。由于上述弹性减振装置具有上述技术效果，因此，应用该减振装置的转向架也具有相同的技术效果，在此不再赘述。

需要说明的是，该弹性减振装置可以用在铁路货车的车钩缓冲系统、转向架一系悬挂系统、转向架二系悬挂系统等任何需要减振阻尼的部位等等多种场合。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (6)

1.一种铁路货车的弹性减振装置，其特征在于，包括：

底座（1），

套筒（2），所述套筒（2）连接于所述底座（1）的一侧，

弹性件（3），所述弹性件（3）设于所述套筒（2）内，可沿所述套筒（2）的轴线方向弹性伸缩；

上盖（4），所述上盖（4）连接于所述弹性件（3）远离所述底座（1）的一端；

所述上盖（4）与所述套筒（2）之间还设有将所述上盖（4）受到的侧摆力转化为与所述套筒（2）之间的水平作用力的阻尼装置（5）；

所述阻尼装置（5）包括推挡件（51）和至少一个摩擦块（52），

所述推挡件（51）连接于所述上盖（4）下方，设有从上到下倾斜的推挡面；

所述摩擦块（52）沿水平方向设置，内端与所述推挡面贴合匹配，外端与所述套筒（2）抵接；

所述摩擦块（52）和所述套筒（2）相配合，且二者为刚性结构；

所述阻尼装置（5）通过增大摩擦块（52）外端与套筒（2）的摩擦力对侧摆力进行衰减；

所述上盖（4）为具有中心通孔（41）的第一筒形结构，所述第一筒形结构周面设有至少两个水平通孔（42），所述摩擦块（52）插装于所述水平通孔（42）中，至少两个所述摩擦块（52）的内端相对设置、外端与所述套筒（2）内壁贴合匹配；

所述推挡件（51）设于所述上盖（4）和所述弹性件（3）之间，所述推挡件（51）的顶部插入所述中心通孔（41），且所述推挡件（51）的顶部设有与多个所述摩擦块（52）的内端贴合匹配的所述推挡面；

所述上盖（4）的外侧壁略小于所述套筒（2）的内侧壁，所述上盖（4）受到第一预设垂向力后压缩所述弹性件（3）、向下移动至所述套筒（2）内、与所述套筒（2）内侧壁摩擦配合；

所述弹性件（3）具体为弹簧，所述推挡件（51）的顶部下方还设有用于遮挡所述弹性件（3）的挡圈（53）和嵌套于所述弹性件（3）内的第二筒形结构（54）；

所述上盖（4）顶部还设有上旁承板，所述上旁承板在受到第二预设垂向力时，压缩所述弹簧、与所述套筒（2）上表面接触；和/或所述第二筒体结构（54）在受到第三预设垂向力时，压缩所述弹簧、底部与所述套筒内底壁接触。

2.根据权利要求1所述的弹性减振装置，其特征在于，所述推挡件（51）的顶部为横截面自上而下渐扩的锥形，至少两个所述摩擦块（52）的内端与所述锥形贴合。

3.根据权利要求2所述的弹性减振装置，其特征在于，所述水平通孔（42）的数量为4个，4个所述水平通孔（42）沿所述第一筒形结构向心设置，且均布于所述第一筒形结构的周向。

4.根据权利要求1-3任一项所述的弹性减振装置，其特征在于，所述上盖（4）和所述套筒（2）、所述推挡件（51）和所述摩擦块（52）两处配合中的至少一处配合为刚性结构。

5.根据权利要求4所述的弹性减振装置，其特征在于，所述推挡件（51）的推挡面、所述摩擦块（52）的表面、所述水平通孔（42）内壁和所述套筒（2）内壁四者中的至少一者的硬度大于除所述四者之外的其他位置的硬度。

6.一种铁路货车的转向架，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的弹性减振装置。

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