CN114701534A - 一种铁路货车转向架 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铁路货车转向架。包括：轮对装置，和构架的枕梁、侧梁，和设置于枕梁上的旁承装置、下心盘，和设置于侧梁下的轴箱，构成构架的两侧梁的两端端部还包括端梁，枕梁、两侧梁和两端梁构成一体结构的“日”形结构的构架；两侧梁之间设置一小横梁，小横梁中部设置发电机组件，车轴上套装驱动磁环，驱动磁环与发电机组件相对磁力驱动配合安装设置；各轴箱设置轴温探测孔并由发电机组件通过电源管理模块供电。本发明发电机与驱动磁环平行安装布置，相对位置稳定可靠，不受车辆通过曲线线路时车厢与转向架相对转角的影，驱动磁环安装方便无需进行任何接口改造；可实现货车轴承温度实时监测和预警提示，有利于保障货运列车行车安全。
Description
技术领域
本发明属于铁路装备设计技术领域，尤其属于铁路货车车辆设计技术领域，特别涉及一种用于轴承温度实时监测的自供电铁路货车转向架。
背景技术
在铁路运输运行过程中，列车的安全需要实时监测并获得运行状态。现阶段，主要采用轨边5T监测系统来监测和发现运用车辆隐患及故障，保障车辆运行安全。但5T系统主要以轨旁监测技术为主，监测设备只能在铁路沿线定点布置，相隔距离较远，如THDS探测站一般间隔约为30km，在区间内无监测能力，存在较长时间和距离的监测盲区，因此5T系统实现的是间断性监测，可能因车辆运行故障或异常情况不能及时预警而发生安全事故。
建立一个完整且相对独立的铁路货车在线实时轴温监测系统，以实现对铁路货运列车的行车状态进行动态监控及危机预警，对铁路货运安全运行具有重要意义。要实现实时轴温监测系统等检测设备的正常工作，必须考虑可持续稳定的电源供应输入。由于货运列车需经常进行解编和连挂，不适宜采用由机车统一供电的方式，这就要求车辆自身具备发电能力，现有方法中在考虑绿色环保的情况下，利用车辆转向架富余的机车牵引能进行轴驱发电是解决方法之一。
现有铁路货车转向架轴驱发电技术主要包括在轴端安装发电机和在轴身安装发电机两个方式。
对于轴端发电机，在轴端安装发电机需要对车轴端部相关零部件做相应接口改造，且轴端发电机安装位置离轴承距离近，在车辆运行过程中，特别是发电机发生故障时，对轴承的电、磁、热等各方面的影响不容忽视。另外，在车轴一端安装发电机会使得车轴两端的载荷不对称，同时会增加整个转向架的宽度，在车辆运行时容易引起转向架超出车辆限界。
对于轴身发电机，中国申请CN210941762U一种基于磁场耦合的铁路货车车辆车轴发电装置，中国申请CN110212626A铁路货车车辆车轴感应发电装置，中国申请CN210074852U一种铁路货车车辆车轴感应发电装置，三份申请均采用磁力耦合驱动发电机，但其发电机的安装位置均安装于货车车厢底部，车辆在运行过程中，特别是在曲线线路上运行时，车厢相对转向架会产生相对转角来适应线路曲线半径，此时，安装在车厢底部的发电机与安装在车轴轴身的驱动磁环会有较大的相对位移，严重时会发生干涉碰撞，导致发电机损坏或发电机固定架变形。当车辆回到直线线路运行后，因固定架变形导致驱动磁环与发电机的耦合距离变大，从而导致发电功率降低，甚至发电功能丧失。
同时，现有的铁路货车轴承温度监测主要依靠铁路THDS系统，但THDS 系统主要以轨旁监测技术为主，监测设备只能在铁路沿线定点布置，相隔距离较远，THDS探测站一般间隔约为30km，在两探测站之间无监测能力，存在较长时间和距离的监测盲区，为间断性监测，可能因车辆运行故障或异常情况不能及时预警而发生安全事故。
发明内容
本发明根据现有技术的不足公开了一种铁路货车转向架。本发明目的是提供一种具有轴承温度实时监测系统和自供电系统的铁路货车组焊式货车转向架。
本发明通过以下技术方案实现：
铁路货车转向架，包括：轮对装置，和构架的枕梁、侧梁，和设置于枕梁上的旁承装置、下心盘，和设置于侧梁下的轴箱，其特征在于：
转向架具有轴承温度实时监测机构和自供电系统；
构成构架的两侧梁的两端端部还包括端梁，枕梁、两侧梁和两端梁构成一体结构的“日”形结构的构架；一端梁与枕梁之间平行设置有固定于两侧梁的小横梁；
小横梁中部固定设置发电机组件，轮对装置的车轴上套装与车轴同轴心转动的驱动磁环，驱动磁环与发电机组件相对磁力驱动配合安装设置；
各轴箱设置轴温探测孔，各轴温探测孔安装轴承温度监测探头并与设置于枕梁的轴承温度实时监测机构信号联接；
发电机组件的发动机通过电缆与自供电系统的电源管理模块送电联接，电源管理模块相与轴承温度实时监测机构供电联接。
进一步本发明枕梁、两侧梁和两端梁构成一体的“日”形结构的构架为型板焊接构成的板梁结构。
进一步本发明小横梁中部通过焊接固定设置的安装座悬挂固定发动机组件，安装座包括水平设置具有U形槽的U形座板，U形槽两翼边设置有用于螺栓固定发动机安装架的长条孔。
进一步本发明驱动磁环由同轴心的抱轴环、磁环本体和磁环护圈构成，抱轴环、磁环本体和磁环护圈均为可相互嵌入联接固定的两半圆环结构，抱轴环与车轴表面之间安装设置有胶圈或胶条，抱轴环与磁环本体嵌入固定并由环外侧的磁环护圈包覆固定于车轴上。
进一步本发明发电机组件的发动机转动中心轴线与驱动磁环转动中心轴线相互平行安装布置。
所述磁环本体上均匀安装有偶数个磁钢片，其相邻两块磁钢片安装极性相反；所述发电机的转子上均匀安装有偶数个磁钢片，其相邻两块磁钢片安装极性相反；且磁环本体上的磁钢片数多于转子上的磁钢片数，磁环本体上任意相邻两磁钢片中心线距离与转子上任意相邻两磁钢片中心线距离相等。
所述轴温监测装置设置用于通讯的GPS天线接口和LORA天线接口。
所述轴承温度实时监测机构和自供电系统的各联接电缆均穿过固定于构架上的穿线管布置联接。
所述两端梁外侧设置有用于悬挂车辆制动系统的端梁吊座。
本发明有益性：本发明发电机通过安装座直接安装在转向架构架上，发动机转动中心轴线与驱动磁环转动中心轴线相互平行安装布置，相对位置稳定可靠，不受车辆通过曲线线路时车厢与转向架相对转角的影响；驱动磁环各部件通过嵌入交叉方式互抱卡装在车轴轴身上，无需对轮轴装置的零部件进行任何接口改造；本发明可实现货车转向架利用富余的机车牵引能自发电，发电过程绿色环保无污染；本发明可实现货车轴承温度实时监测，并可实时进行热轴预警提示，有利于保障货运列车行车安全，是铁路THDS系统的有益补充。
附图说明
图1是本发明转向架示意图；
图2是本发明转向架构架示意图；
图3是本发明自发电监测系统布置结构示意图；
图4是本发明轴承温度监测布置示意图；
图5是本发明发电机构示意图；
图6是本发明发电机构驱动磁环平面结构示意图；
图7是本发明发电机构驱动磁环安装结构爆炸示意图；
图8是本发明发电机构发动机转子平面结构示意图；
图9是本发明小横梁安装结构示意图。
图中，1是轮对装置，2是枕梁，3是侧梁，4是端梁，5是旁承装置， 6是轴箱，7是小横梁，8是发电机组件，9是驱动磁环，10是车轴，11是电源管理模块，12是轴温监测装置，13是电缆，14是下心盘；22是安装板，41是端梁吊座，61是轴温探测孔，71是安装座，72是U形座板，73 是长条孔，81是发电机，82是安装架，83是转子，91是抱轴环，92是磁环本体，93是磁环护圈，94是胶圈或胶条。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进一步说明，具体实施方式是对本发明原理的进一步说明，不以任何方式限制本发明，与本发明相同或类似技术均没有超出本发明保护的范围。
结合附图。
如图所示，本发明用于轴承温度实时监测的自供电铁路货车焊接转向架，由构架、轮轴装置1、轴箱6及其悬挂装置、旁承装置5、发电装置、电源管理模块11和轴温监测装置12等组成。
构架为焊接组合结构的整体式“日”形结构，主体结构包括一根枕梁 2、两根侧梁3和两根端梁4组成。构架的一侧梁上盖板中部焊接有四块安装板22，用于安装固定电源管理模块11和轴温监测装置12。除枕梁2和端梁4外，两侧梁3之间还联接设置有一根小横梁7，小横梁7位于枕梁2 与一端梁4之间，其上设置有发电机安装座71，安装座71的U形座板72 设置纵向长圆形安装长条孔73，以利于调整发电机81与驱动磁环9的耦合距离，对发电机的输出功率进行调整。构架各梁处必要位置焊接有用于安装固定金属波纹管的电缆管卡座，金属波纹管用于保护内穿的发电机电缆以及轴温监测装置12电缆。
轴箱6顶部设置有轴温探测孔61，用于连接温度传感器探头。
发电装置由安装在车轴10中部的驱动磁环9和安装在构架小横梁7上的发电机组件8。驱动磁环9由抱轴环91、磁环本体92和磁环护圈93组成，抱轴环91、磁环本体92和磁环护圈93均由两块半圆结构组成，各部件通过“十字交叉”的方式卡装在车轴10轴身上，在抱轴环91与车轴10 轴身接触部位加装一定厚度的紧固胶圈94，防止抱轴环91在车轴10上松动，保证驱动磁环9能与车轴10同步转动。磁环本体92上均匀安装有偶数n1个磁钢片，其相邻两块磁钢片安装极性相反；发电机转子83上均匀安装有偶数n2个磁钢片，其相邻两块磁钢片安装极性相反；且n1>n2；同时磁环本体92上任意相邻两磁钢片中心线距离t1与发电机转子83上任意相邻两磁钢片中心线距离t2相等，以保证在磁力驱动过程中良好的磁极耦合，避免打滑。发电装置的工作原理为：车辆运行时，驱动磁环9随车轴同步转动，通过磁极耦合驱动发电机转子83转动，使发电机转子83绕发电机定子转动实现发电。
电源管理模块11由发电装置提供交流电力输入，稳压后向外提供直流 12V电力输出，直流12V电力用于给轴温监测装置12的蓄电池组充电。电源管理模块11的两个电缆接口为防插错设计，电流输入端为三芯航插接口，电流输出端为二芯航插接口。
轴温监测装置12为车载智能监测系统的终端，需配合监测系统软件和监测平台使用。轴温监测装置12内置有4.2V蓄电池以及12V转4.2V转换模块，可利用电源管理模块11提供的12V电力对蓄电池进行电能补充。轴温监测装置12设置有四个铂电阻温度传感器，四个温度传感器通过连接对应轴箱6的轴温探测孔61，实现轴承温度监测。轴温监测装置12外侧设置有GPS天线接口和LORA天线接口，配合轴温监测装置12内置的电路板、卫星导航接收机模块等功能件可实现车辆位置定位和监测数据的发送。监测平台接收数据经处理后，根据系统预警判据决定是否发出热轴预警提示。
本发明转向架安装时，按轮轴10常规组装顺序将轮对装置1与轴箱6 悬挂装置落成，在一轮轴装置1车轴10中部缠裹一定厚度的紧固胶圈或胶条94，然后依次将抱轴环91、磁环本体92和磁环护圈93通过“十字交叉”的方式卡装在车轴10轴身上。将焊接构架落装在两个轮轴装置1上，将发电机组件8安装在构架小横梁7安装座71的U形座板72上，通过U形座板72上的长条孔73调整好耦合距离后，将发电机81的安装架82与安装座71用紧固件紧固。将电源管理模块11和轴温监测装置12用紧固件安装在构架枕梁2各安装板21上。将发电机81的输出电缆13穿过金属波纹管并将端头与电源管理模块11芯航插接口连接，再用电缆13将电源管理模块11芯航插接口与轴温监测装置12充电接口连接，将轴温监测装置12的四个铂电阻温度传感器电缆13按对应位置穿过金属波纹管与轴箱轴温探测孔61连接。落成旁承装置5、下心盘14磨耗盘等其他零部件。
Claims (9)
1.一种铁路货车转向架，包括：轮对装置，和构架的枕梁、侧梁，和设置于枕梁上的旁承装置、下心盘，和设置于侧梁下的轴箱，其特征在于：
转向架具有轴承温度实时监测机构和自供电系统；
构成构架的两侧梁的两端端部还包括端梁，枕梁、两侧梁和两端梁构成一体结构的“日”形结构的构架；一端梁与枕梁之间平行设置有固定于两侧梁的小横梁；
小横梁中部固定设置发电机组件，轮对装置的车轴上套装与车轴同轴心转动的驱动磁环，驱动磁环与发电机组件相对磁力驱动配合安装设置；
各轴箱设置轴温探测孔，各轴温探测孔安装轴承温度监测探头并与设置于枕梁的轴承温度实时监测机构信号联接；
发电机组件的发动机通过电缆与自供电系统的电源管理模块送电联接，电源管理模块相与轴承温度实时监测机构供电联接。
2.根据权利要求1所述的铁路货车转向架，其特征在于：所述枕梁、两侧梁和两端梁构成一体的“日”形结构的构架为型板焊接构成的板梁结构。
3.根据权利要求2所述的铁路货车转向架，其特征在于：所述小横梁中部通过焊接固定设置的安装座悬挂固定发动机组件，安装座包括水平设置具有U形槽的U形座板，U形槽两翼边设置有用于螺栓固定发动机安装架的长条孔。
4.根据权利要求2或3所述的铁路货车转向架，其特征在于：所述驱动磁环由同轴心的抱轴环、磁环本体和磁环护圈构成，抱轴环、磁环本体和磁环护圈均为可相互嵌入联接固定的两半圆环结构，抱轴环与车轴表面之间安装设置有胶圈或胶条，抱轴环与磁环本体嵌入固定并由环外侧的磁环护圈包覆固定于车轴上。
5.根据权利要求4所述的铁路货车转向架，其特征在于：所述发电机组件的发动机转动中心轴线与驱动磁环转动中心轴线相互平行安装布置。
6.根据权利要求5所述的铁路货车转向架，其特征在于：所述磁环本体上均匀安装有偶数个磁钢片，其相邻两块磁钢片安装极性相反；所述发电机的转子上均匀安装有偶数个磁钢片，其相邻两块磁钢片安装极性相反；且磁环本体上的磁钢片数多于转子上的磁钢片数，磁环本体上任意相邻两磁钢片中心线距离与转子上任意相邻两磁钢片中心线距离相等。
7.根据权利要求5所述的铁路货车转向架，其特征在于：所述轴温监测装置设置用于通讯的GPS天线接口和LORA天线接口。
8.根据权利要求5所述的铁路货车转向架，其特征在于：所述轴承温度实时监测机构和自供电系统的各联接电缆均穿过固定于构架上的穿线管布置联接。
9.根据权利要求5所述的铁路货车转向架，其特征在于：所述两端梁外侧设置有用于悬挂车辆制动系统的端梁吊座。
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