CN114701532A - 一种适用于列车转向架的多连杆转向机构 - Google Patents

一种适用于列车转向架的多连杆转向机构 Download PDF

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徐琳
王冠懿
梁洪睿
夏宇浩
王山峰
韩金谷
王昱杰
郑伊人
李士博
崔智皓
王莹琪
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/38—Arrangements or devices for adjusting or allowing self- adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves, e.g. sliding axles, swinging axles

Abstract

本发明公开了一种适用于列车转向架的多连杆转向机构，包括转向架和设置于转向架上的前轮和后轮，还包括控制器、驱动电机和两个多连杆结构，两个多连杆结构分别布置于转向架两侧，多连杆结构分别与前轮和后轮的轮轴连接，驱动电机与多连杆结构连接，控制器与驱动电机连接。本发明降低了对关键部件的加工精度要求，提高了系统容错率，提高轨道车辆的曲线通过性和行驶稳定性，减少对轨道的冲击，延长轮轨使用寿命，有广阔的应用前景和使用价值，值得推广使用。

Description

一种适用于列车转向架的多连杆转向机构
技术领域
本发明具体涉及一种适用于列车转向架的多连杆转向机构。
背景技术
进入21世纪，我国轨道交通获得了较快的发展，且趋于重载化和高速化。
而列车转弯时使用的转向方式均为“被动转向”，转向过程中对铁轨横向冲击，产生的蠕滑力会造成轮轨严重磨损。
现有的转向架一般采用主构架和副构架结构，这种两个构架的转向架结构复杂，制造较为困难，同时会增加重量。转向驱动也都采用齿轮结构，但由于齿轮的啮合间隙等因素，在转向半径很大的情况下精度很低，耐久性差、减轻轮轨磨耗的效果不强。
针对以上问题，本项目提出一种适用于转向架的多连杆主动转向机构。该系统通过控制器和驱动电机提供动力，以多连杆结构为主体，可以使轮对在轴箱中发生角度偏移，帮助转向架实现主动转向。利用传统机械设计理念，在保证机构合理的基础上，降低了对关键部件的加工精度要求，提高了系统容错率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种适用于列车转向架的多连杆转向机构，降低了对关键部件的加工精度要求，提高了系统容错率，提高轨道车辆的曲线通过性和行驶稳定性，减少对轨道的冲击，延长轮轨使用寿命，有广阔的应用前景和使用价值，值得推广使用。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种适用于列车转向架的多连杆转向机构，包括转向架和设置于转向架上的前轮和后轮，还包括控制器、驱动电机和两个多连杆结构，两个多连杆结构分别布置于转向架两侧，多连杆结构分别与前轮和后轮的轮轴连接，驱动电机与多连杆结构连接，控制器与驱动电机连接。
按照上述技术方案，多连杆结构包括作动器、驱动连杆、转向转臂、前轮转向连杆、后轮转向连杆、轴箱和回转接头，前轮和后轮的轮轴均通过轴箱与转向架连接，转向转臂上设有回转接头，转向转臂通过回转接头设置于转向架上，绕回转接头转动，转向转臂的一端与驱动连杆的一端铰接，驱动连杆的另一端与作动器连接，作动器设置于转向架上，转向转臂的另一端与后轮转向连杆的一端铰接，后轮转向连杆的另一端与后轮的轴箱连接，前轮转向连杆的一端与前轮的轴箱连接，前轮转向连杆的另一端与转向转臂的中端铰接，驱动电机与作动器连接。
按照上述技术方案，作动器布置于轴箱上方，转向转臂上端与驱动连杆相连，中端与前轮转向连杆相连，下端与后轮转向连杆相连。
按照上述技术方案，一个多连杆结构的作动器布置于前轮的轴箱上方，另一个多连杆结构的作动器布置于后轮的轴箱上方。
按照上述技术方案，转向连杆与轴箱之间、转向转臂与转向连杆之间、转向转臂与驱动连杆之间、驱动连杆与作动器之间均通过万向节铰接。
按照上述技术方案，前轮转向连杆与后轮转向连杆的长度相等。
按照上述技术方案，回转接头位于前后轮轴心连接线与转向转臂交点处，且位于与前轮转向连杆连接的端点和与后轮转向连杆连接的端点的中心。
按照上述技术方案，两个多连杆结构安装于转向架的两侧，且以转向架矢状面成镜像对称。
按照上述技术方案，驱动电机的个数为两个，每个多连杆结构分别由一个驱动电机驱动。
按照上述技术方案，在列车转弯过程中，两侧多连杆结构协同作业，同侧前后轮转向转臂朝相反的方向移动相同的距离，持续调整轮轴角度，使前后轮轴延长线交于曲线轨道圆心处，从而提高列车转向时的轨道曲线贴合率。
本发明具有以下有益效果：
1、通过控制器和驱动电机提供动力，以多连杆结构为主体，可以使轮对在轴箱中发生角度偏移，帮助转向架实现主动转向；利用传统机械设计理念，在保证机构合理的基础上，降低了对关键部件的加工精度要求，提高了系统容错率；基本适用于所有转向架，适用性广，便于检修和更换，可帮助转向架实现主动转向，提高轨道车辆的曲线通过性和行驶稳定性，减少对轨道的冲击，延长轮轨使用寿命，有广阔的应用前景和使用价值，值得推广使用。
2、本发明以多连杆结构为主体，通过万向节连接，围绕回转接头转动，实现带动轨道车辆轮对在轴箱中发生角度偏移。以控制器和驱动电机为唯一动力输入源，不易受外界干扰，可实现稳定控制，同现有技术相比，本发明设计合理，结构新颖、简单实用。
附图说明
图1是本发明实施例中适用于列车转向架的多连杆转向机构的结构示意图；
图2是本发明实施例中多连杆结构的原理图；
图中，1-控制器，2-驱动电机，3-作动器，4-驱动连杆，5-转向转臂，6-前轮转向连杆，7-后轮转向连杆，8-轴箱，9-万向节，10-回转接头。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
参照图1～图2所示，本发明提供的一个实施例中的一种适用于列车转向架的多连杆转向机构，包括转向架和设置于转向架上的前轮和后轮，还包括控制器1、驱动电机2和两个多连杆结构，两个多连杆结构分别布置于转向架左右两侧，多连杆结构分别与前轮和后轮的轮轴连接，驱动电机2与多连杆结构连接，控制器1与驱动电机2连接；每个主动径向转向架含有一个控制器1，两个驱动电机2和两套多连杆结构；列车转向时，多连杆结构在转向架前后轮各自的转向方向对其作用一个受控扭矩，可以由作动器作动来控制轮对的横向运动，位于同侧的前后轮朝相反的方向移动相等的距离，使经过偏转后的前后轮轴延长线交于曲线轨道的旋转中心点，从而减小转向架转弯时轮对与轨道间产生的蠕滑力。
进一步地，多连杆结构包括作动器3、驱动连杆4、转向转臂5、前轮转向连杆6、后轮转向连杆7、轴箱8和回转接头10，前轮和后轮的轮轴均通过轴箱8与转向架连接，转向转臂5上设有回转接头，转向转臂5通过回转接头设置于转向架的侧面上，绕回转接头转动，转向转臂5的一端与驱动连杆4的一端铰接，驱动连杆的另一端与作动器3连接，作动器设置于转向架上，转向转臂5的另一端与后轮转向连杆7的一端铰接，后轮转向连杆7的另一端与后轮的轴箱连接，前轮转向连杆6的一端与前轮的轴箱8连接，前轮转向连杆6的另一端与转向转臂5的中端铰接，驱动电机与作动器3连接；驱动电机驱动作动器3动作，作动器3推动驱动连杆4动作；当列车即将驶入弯道时，控制器传出指令使驱动电机工作，为作动器提供动力源，作动器作动带动驱动连杆运动，驱动连杆进而带动转向转臂运动，最终转向转臂带动转向连杆运动使得轮对在轴箱中发生角度偏移，以得到更好的曲线贴合率，实现主动转向。
进一步地，作动器3布置于轮对轴箱8上方，转向转臂5上端与驱动连杆4相连，中端与前轮转向连杆6相连，下端与后轮转向连杆7相连；当控制器1控制驱动电机2输出动力后，作动器3开始作动，作动器3横向推动调整驱动连杆4，驱动连杆4带动转向转臂5绕所述回转接头10旋转；转向转臂5的中端不一定是在转向转臂5的中点上。
进一步地，一个多连杆结构的作动器布置于前轮的轴箱上方，另一个多连杆结构的作动器布置于后轮的轴箱上方；两个作动器分别布置于转向架的两侧。
进一步地，转向连杆与轴箱9之间、转向转臂5与转向连杆之间、转向转臂5与驱动连杆4之间、驱动连杆4与作动器3之间均通过万向节9铰接；保证各连杆能在平面内自由转动。
进一步地，前轮转向连杆与后轮转向连杆的长度相等。
进一步地，回转接头10位于前后轮轴心连接线与转向转臂5交点处，且位于与前轮转向连杆连接的端点和与后轮转向连杆连接的端点的中心，从而保证同侧前后轮向相反的方向移动相同距离。
进一步地，回转接头10固定连接在转向架上，多连杆结构绕回转接头10旋转。
进一步地，两个多连杆结构安装于转向架的两侧，且以转向架矢状面成镜像对称。
进一步地，驱动电机的个数为两个，每个多连杆结构分别由一个驱动电机2驱动。
作动器包括齿轮箱和丝杠，驱动电机的输出端通过齿轮箱与丝杠连接，丝杠与驱动连杆连接。
进一步地，在列车转弯过程中，两侧多连杆结构协同作业，同侧前后轮转向转臂朝相反的方向移动相同的距离，持续调整轮轴角度，使前后轮轴延长线交于曲线轨道圆心处，从而提高列车转向时的轨道曲线贴合率，达到最佳转向效果；当列车开始转弯时，位于转向架内侧的多连杆结构的作动器3向外推动，使前轮转向连杆6前端与后轮转向连杆7后端向内拉动，带动轮对在轴箱8中发生角度偏移，内轮轮距减小。位于转向架外侧的多连杆结构进行相反的运动，使外轮轮距增大。
以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种适用于列车转向架的多连杆转向机构，包括转向架和设置于转向架上的前轮和后轮，其特征在于，还包括控制器(1)、驱动电机(2)和两个多连杆结构，两个多连杆结构分别布置于转向架两侧，多连杆结构分别与前轮和后轮的轮轴连接，驱动电机(2)与多连杆结构连接，控制器(1)与驱动电机连接。
2.根据权利要求1所述的适用于列车转向架的多连杆转向机构，其特征在于，多连杆结构包括作动器(3)、驱动连杆(4)、转向转臂(5)、前轮转向连杆(6)、后轮转向连杆(7)、轴箱(8)和回转接头(10)，前轮和后轮的轮轴均通过轴箱(8)与转向架连接，转向转臂(5)上设有回转接头，转向转臂(5)通过回转接头设置于转向架上，绕回转接头转动，转向转臂(5)的一端与驱动连杆(4)的一端铰接，驱动连杆的另一端与作动器(3)连接，作动器设置于转向架上，转向转臂(5)的另一端与后轮转向连杆(7)的一端铰接，后轮转向连杆(7)的另一端与后轮的轴箱连接，前轮转向连杆(6)的一端与前轮的轴箱(8)连接，前轮转向连杆(6)的另一端与转向转臂(5)的中端铰接，驱动电机与作动器(3)连接。
3.根据权利要求2所述的适用于列车转向架的多连杆转向机构，其特征在于，作动器(3)布置于轴箱(8)上方，转向转臂(5)上端与驱动连杆(4)相连，中端与前轮转向连杆(6)相连，下端与后轮转向连杆(7)相连。
4.根据权利要求3所述的适用于列车转向架的多连杆转向机构，其特征在于，一个多连杆结构的作动器布置于前轮的轴箱上方，另一个多连杆结构的作动器布置于后轮的轴箱上方。
5.根据权利要求2所述的适用于列车转向架的多连杆转向机构，其特征在于，转向连杆与轴箱(9)之间、转向转臂(5)与转向连杆之间、转向转臂(5)与驱动连杆(4)之间、驱动连杆(4)与作动器(3)之间均通过万向节(9)铰接。
6.根据权利要求2所述的适用于列车转向架的多连杆转向机构，其特征在于，前轮转向连杆与后轮转向连杆的长度相等。
7.根据权利要求2所述的适用于列车转向架的多连杆转向机构，其特征在于，回转接头(10)位于前后轮轴心连接线与转向转臂(5)交点处，且位于与前轮转向连杆连接的端点和与后轮转向连杆连接的端点的中心。
8.根据权利要求1所述的适用于列车转向架的多连杆转向机构，其特征在于，两个多连杆结构安装于转向架的两侧，且以转向架矢状面成镜像对称。
9.根据权利要求1所述的适用于列车转向架的多连杆转向机构，其特征在于，驱动电机的个数为两个，每个多连杆结构分别由一个驱动电机(2)驱动。
10.根据权利要求2所述的适用于列车转向架的多连杆转向机构，其特征在于，在列车转弯过程中，两侧多连杆结构协同作业，同侧前后轮转向转臂朝相反的方向移动相同的距离，持续调整轮轴角度，使前后轮轴延长线交于曲线轨道圆心处，从而提高列车转向时的轨道曲线贴合率。
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