CN115027520B - 一种轨道车辆的自导向径向转向架和轨道车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道车辆的自导向径向转向架，转向架为两轴转向架，转向架包括构架、第一轴箱单元、第二轴箱单元、第一拉杆单元和第二拉杆单元，第一轴箱单元与第二轴箱单元以及第一拉杆单元和第二拉杆单元均相对于所述构架的横向中心线对称设置；第一轴箱单元包括第一左轴箱和第一右轴箱，第一左轴箱的后侧设有第一左轴箱拉杆，第一右轴箱的后侧设有第一右轴箱拉杆，第一左轴箱拉杆与第一右轴箱拉杆相对于构架的纵向中心线对称；第一拉杆单元与第二拉杆单元通过滑动轴承相连接，滑动轴承与所述构架的纵向中心线相平行。还提供了一种轨道车辆。该转向架可提高轨道车辆的曲线通过能力，同时保证转向架大牵引力，并具有良好的实用性和可维护性。

Description

一种轨道车辆的自导向径向转向架和轨道车辆

技术领域

本发明属于轨道交通车辆技术领域，具体涉及一种轨道车辆的自导向径向转向架和轨道车辆。

背景技术

传统轨道车辆通过曲线的导向功能主要依靠轮缘以及带锥度的踏面来共同实现，即所谓的轮缘力与蠕滑力共同导向。当普通转向架通过曲线时，在蠕滑力导向不足时，轮缘力参与导向。轨道与轮缘的作用产生轮缘力,它与车辆的离心力、轨道超高、横向蠕滑力等平衡。轮缘的贴靠摩擦使得轮缘轨道侧面产生磨耗，同时发出噪声，能源损耗加大，损害轨道基础设施，缩短车轮使用寿命，冲角过大时还有爬轨风险。而当径向转向架通过曲线时，主要由蠕滑力导向，具体为：车轮的实际速度与滚动速度之差叫做蠕滑速度，蠕滑力与蠕滑速度成正比，左右车轮的蠕滑速度大小相等，方向相反，形成力偶。当轴箱纵向刚度较小时，轮对易于靠近径向位置，从而减小冲角，迫使车轮沿曲线行走。以蠕滑力导向为主的车辆，车轮冲角小，可以显著降低轮轨磨耗，降低爬轨风险；减少踏面与轨面的滑动，从而减小轮轨横向力并显著改善曲线上的粘着性能。为了提高蠕滑力的导向主体作用，有很多径向转向架设计出来，主要可分两类：（1）自导向转向架：利用轮轨间的纵向蠕滑力，使转向架的前后两轮对接近占径向位置，利于曲线通过。（2）迫导向转向架：利用车辆通过曲线时转向架与车体间的相对回转角，通过杠杆系统作用，迫使轮对占径向位置。迫导向转向架中的杠杆系统复杂，换修麻烦；自导向转向架通过将自导向径向装置装在转向架上，结构相对简单，发展快，各国采用多。但是，一般自导向径向装置要求转向架有较大的等效锥度和较小的纵向定位刚度。为了保持较大的纵向牵引力，轮对的纵向刚度一般都很大，前后车轮一般都是平行的，即使进入曲线亦是如此，这与上述轮对要易于占据径向位置相矛盾。需合理设计自导向径向装置使得车轮易于占据径向位置，又能保持较大的纵向定位刚度，从而解决这一矛盾。

中国发明专利授权公告号CN101850777B公开一种机车转向架径向机构，涉及机车车辆结构设计领域，它包括转向架轴，转动梁，轴向拉杆、耦合杆；前转动梁经前轴箱拉杆与转向架前轴相连，后转动梁经后轴向拉杆与转向架后轴相连，而前转动梁与中转动梁通过前耦合杆相连，中转动梁与后转动梁通过后耦合杆相连，从而实现轮对间的联动。该径向机构属于自导向径向机构，仅适用于三轴转向架，而不适用于两轴转向架。

发明内容

针对目前存在的问题以及现有技术的不足，本发明提供一种轨道车辆的自导向径向转向架和轨道车辆，可提高轨道车辆的曲线通过能力，同时保证转向架大牵引力，并具有良好的实用性和可维护性。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种轨道车辆的自导向径向转向架，所述转向架为两轴转向架，所述转向架包括构架、第一轴箱单元和第二轴箱单元，所述第一轴箱单元与第二轴箱单元相对于所述构架的横向中心线对称设置；所述第一轴箱单元包括第一左轴箱和第一右轴箱，所述第一左轴箱的后侧设有第一左轴箱拉杆，第一右轴箱的后侧设有第一右轴箱拉杆，第一左轴箱拉杆与第一右轴箱拉杆相对于所述构架的纵向中心线对称；所述第二轴箱单元包括第二左轴箱和第二右轴箱，所述第二左轴箱的前侧设有第二左轴箱拉杆，第二右轴箱的前侧设有第二右轴箱拉杆，第二左轴箱拉杆与第二右轴箱拉杆相对于所述构架的纵向中心线对称；其结构特点是：还包括径向结构，所述径向结构包括第一拉杆单元和第二拉杆单元，第一拉杆单元与第二拉杆单元相对于所述构架的横向中心线对称设置；所述第一拉杆单元包括第一左拐臂、第一连接杆和第一右拐臂，第一左拐臂与第一右拐臂相对于所述构架的纵向中心线对称设置，第一左拐臂拐角处和第一右拐臂拐角处分别与所述构架相铰接；所述第一连接杆的两端分别与第一左拐臂和第一右拐臂相对称的两端相铰接，所述第一左拐臂的另一端与第一左轴箱拉杆相铰接，所述第一右拐臂的另一端与第一右轴箱拉杆相铰接；所述第二拉杆单元包括第二左拐臂、第二连接杆和第二右拐臂，第二左拐臂与第二右拐臂相对于所述构架的纵向中心线对称设置，第二左拐臂拐角处和第二右拐臂拐角处分别与所述构架相铰接；所述第二连接杆的两端分别与第二左拐臂和第二右拐臂相对称的两端相铰接，所述第二左拐臂的另一端与第二左轴箱拉杆相铰接，所述第二右拐臂的另一端与第二右轴箱拉杆相铰接；所述第一连接杆与第二连接杆通过滑动轴承相连接，所述滑动轴承与所述构架的纵向中心线相平行。

第一左拐臂和第一右拐臂为三角形状的刚性体，拐角顶端分别铰接在构架左右侧，仅释放垂向转动自由度，呈对称布置；作为一系纵向连接，第一左轴箱拉杆和第一右轴箱拉杆可设置为常规的较大刚度；第一连接杆铰接第一左拐臂和第一右拐臂相对称的两端，仅释放垂向转动自由度；滑动轴承设置在第一连接杆和第二连接杆之间，可释放两连接杆的纵向自由度，承耦合两连接杆的横向自由度。该转向架具有自导向径向功能，由于径向结构的作用，转向架的轮对绕其垂向中心的转动自由度被释放。当轨道车辆通过曲线时，在蠕滑力偶M的协调下，前轮对绕其垂向中心转动角度θ占据径向位置。此时第一左拐臂和第一右拐臂绕拐角上的铰接点垂向转动η，第一连接杆与第一左拐臂以及第一右拐臂组成的平行四边形机构横向摆动。由于滑动轴承的作用，横向摆动传递至第二拉杆单元的第二连接杆，在第二拉杆单元的作用下，后轮对也绕其垂向中心占据径向位置。该自导向径向转向架可实现径向功能，提高轨道车辆的曲线通过能力；转向架轴箱拉杆提供的较大纵向定位刚度并不妨碍径向结构的径向功能，因而该转向架可同时实现大牵引力和径向功能；该径向结构简单，兼具良好的实用性、可靠性与可维护性。

具体的，当所述转向架为轴箱内置式转向架时，所述第一左拐臂拐角位于所述第一左轴箱的外侧，所述第一右拐臂拐角位于所述第一右轴箱的外侧；所述第二左拐臂拐角位于所述第二左轴箱的外侧，所述第二右拐臂拐角位于所述第二右轴箱的外侧。

具体的，当所述转向架为轴箱外置式转向架时，所述第一左拐臂拐角位于所述第一左轴箱的内侧，所述第一右拐臂拐角位于所述第一右轴箱的内侧；所述第二左拐臂拐角位于所述第二左轴箱的内侧，所述第二右拐臂拐角位于所述第二右轴箱的内侧。

具体的，所述第一连接杆和第二连接杆之间设有多个所述滑动轴承，多个所述滑动轴承沿所述构架的纵向中心线方向顺次布置。

具体的，所述第一左轴箱拉杆、第一右轴箱拉杆、第二左轴箱拉杆和第二右轴箱拉杆的两端均设有关节轴承或者橡胶节点。

优选的，所述滑动轴承分别与所述第一连接杆和第二连接杆的中点相连接。

具体的，所述第一左拐臂夹角大于0°小于180°。

基于同一个发明构思，本发明还提供了一种轨道车辆，其结构特点是：所述轨道车辆上设有多个所述自导向径向转向架。

综上，本发明提供的一种轨道车辆的自导向径向转向架和轨道车辆，与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的自导向径向转向架可实现径向功能，提高轨道车辆的曲线通过能力。

2、本发明的自导向径向转向架轴箱拉杆提供的较大纵向定位刚度并不妨碍径向结构的径向功能，因而该转向架可同时实现大牵引力和径向功能。

3、本发明的自导向径向转向架的径向结构简单，兼具良好的实用性、可靠性与可维护性。

附图说明

图1是本发明的一种轨道车辆的自导向径向转向架的结构示意图；

图2是图1中转向架通过通过曲线的结构示意图。

在图中

1-第一轴箱单元、11-第一左轴箱、12-第一右轴箱、13-第一左轴箱拉杆、14-第一右轴箱拉杆、2-第二轴箱单元、21-第二左轴箱、22-第二右轴箱、23-第二左轴箱拉杆、24-第二右轴箱拉杆、3-构架、4-第一拉杆单元、41-第一左拐臂、42-第一连接杆、43-第一右拐臂、5-第二拉杆单元、51-第二左拐臂、52-第二连接杆、53-第二右拐臂、6-滑动轴承。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

如图1所示，一种轨道车辆的自导向径向转向架，该转向架为两轴且轴箱内置外置式转向架。该转向架包括第一轴箱单元1、第二轴箱单元2、构架3和径向结构。所述径向结构包括第一拉杆单元4和第二拉杆单元5，所述第一轴箱单元1与第二轴箱单元2以及第一拉杆单元4与第二拉杆单元5均相对于所述构架3的横向中心线对称。所述第一轴箱单元1包括第一左轴箱11和第一右轴箱12，所述第一左轴箱11的后侧设有第一左轴箱拉杆13，第一右轴箱12的后侧设有第一右轴箱拉杆14，第一左轴箱拉杆13与第一右轴箱拉杆14相对于所述构架3的纵向中心线对称。所述第二轴箱单元2包括第二左轴箱21和第二右轴箱22，所述第二左轴箱21的前侧设有第二左轴箱拉杆23，第二右轴箱22的前侧设有第二右轴箱拉杆24，第二左轴箱拉杆23与第二右轴箱拉杆24相对于所述构架3的纵向中心线对称。

所述第一拉杆单元4包括第一左拐臂41、第一连接杆42和第一右拐臂43，第一左拐臂41与第一右拐臂43相对于所述构架3的纵向中心线对称设置。第一左拐臂41与第一右拐臂43均是夹角为90°三角形状的刚性体，第一左拐臂41与第一右拐臂43的直角顶端均铰接在构架3的左右侧，仅释放垂向转动自由度。所述第一连接杆42的两端分别与第一左拐臂41和第一右拐臂43相对称的两端相铰接，所述第一左拐臂41的另一端与第一左轴箱拉杆13相铰接，所述第一右拐臂43的另一端与第一右轴箱拉杆14相铰接。第一左轴箱拉杆13和第一右轴箱拉杆14的两端均设置有关节轴承或者橡胶节点，第一左轴箱拉杆13和第一右轴箱拉杆14的纵向定位刚度可设置为常规的较大刚度。

所述第二拉杆单元5包括第二左拐臂51、第二连接杆52和第二右拐臂53，第二左拐臂51与第二右拐臂53相对于所述构架3的纵向中心线对称设置。第二左拐臂51与第二右拐臂53均是夹角为90°三角形状的刚性体，第二左拐臂51与第二右拐臂53的直角顶端均铰接在构架3的左右侧，仅释放垂向转动自由度。所述第二连接杆52的两端分别与第二左拐臂51和第二右拐臂53相对称的两端相铰接，所述第二左拐臂51的另一端与第二左轴箱拉杆23相铰接，所述第二右拐臂53的另一端与第二右轴箱拉杆24相铰接。第二左轴箱拉杆23和第二右轴箱拉杆24的两端均设置有关节轴承或者橡胶节点，第二左轴箱拉杆23和第二右轴箱拉杆24的纵向定位刚度可设置为常规的较大刚度。

所述第一连接杆42的中点与第二连接杆52的中点通过滑动轴承6相连接，所述滑动轴承6与所述构架3的纵向中心线相平行。

第一左拐臂41、第一右拐臂43、第二左拐臂51和第二右拐臂53均为三角形状的刚性体，拐角顶端均铰接在构架3上，仅释放垂向转动自由度；第一连接杆42和第二连接杆52均仅释放垂向转动自由度；滑动轴承6可释放第一连接杆42和第二连接杆52的纵向自由度，承耦合第一连接杆42和第二连接杆52的横向自由度。该转向架具有自导向径向功能，由于径向结构的作用，转向架的轮对绕其垂向中心的转动自由度被释放。

如图2所示，当轨道车辆通过曲线时，在蠕滑力偶M的协调下，转向架的前轮对绕其垂向中心转动角度θ占据径向位置。此时第一左拐臂41和第一右拐臂43绕拐角上的铰接点垂向转动η，第一连接杆42与第一左拐臂41以及第一右拐臂43组成的平行四边形机构横向摆动。由于滑动轴承6的作用，横向摆动传递至第二连接杆52，在第二拉杆单元5的作用下，转向架的后轮对也绕其垂向中心转动角度θ占据径向位置。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本实施例的各种等价形式的修改均落入本发明所附权利要求所限定的范围。

Claims (8)

1.一种轨道车辆的自导向径向转向架，所述转向架为两轴转向架，所述转向架包括构架（3）、第一轴箱单元（1）和第二轴箱单元（2），所述第一轴箱单元（1）与第二轴箱单元（2）相对于所述构架（3）的横向中心线对称设置；所述第一轴箱单元（1）包括第一左轴箱（11）和第一右轴箱（12），所述第一左轴箱（11）的后侧设有第一左轴箱拉杆（13），第一右轴箱（12）的后侧设有第一右轴箱拉杆（14），第一左轴箱拉杆（13）与第一右轴箱拉杆（14）相对于所述构架（3）的纵向中心线对称；所述第二轴箱单元（2）包括第二左轴箱（21）和第二右轴箱（22），所述第二左轴箱（21）的前侧设有第二左轴箱拉杆（23），第二右轴箱（22）的前侧设有第二右轴箱拉杆（24），第二左轴箱拉杆（23）与第二右轴箱拉杆（24）相对于所述构架（3）的纵向中心线对称；

其特征在于：还包括径向结构，所述径向结构包括第一拉杆单元（4）和第二拉杆单元（5），第一拉杆单元（4）与第二拉杆单元（5）相对于所述构架（3）的横向中心线对称设置；

所述第一拉杆单元（4）包括第一左拐臂（41）、第一连接杆（42）和第一右拐臂（43），第一左拐臂（41）与第一右拐臂（43）相对于所述构架（3）的纵向中心线对称设置，第一左拐臂（41）拐角处和第一右拐臂（43）拐角处分别与所述构架（3）相铰接；

所述第一连接杆（42）的两端分别与第一左拐臂（41）和第一右拐臂（43）相对称的两端相铰接，所述第一左拐臂（41）的另一端与第一左轴箱拉杆（13）相铰接，所述第一右拐臂（43）的另一端与第一右轴箱拉杆（14）相铰接；

所述第二拉杆单元（5）包括第二左拐臂（51）、第二连接杆（52）和第二右拐臂（53），第二左拐臂（51）与第二右拐臂（53）相对于所述构架（3）的纵向中心线对称设置，第二左拐臂（51）拐角处和第二右拐臂（53）拐角处分别与所述构架（3）相铰接；

所述第二连接杆（52）的两端分别与第二左拐臂（51）和第二右拐臂（53）相对称的两端相铰接，所述第二左拐臂（51）的另一端与第二左轴箱拉杆（23）相铰接，所述第二右拐臂（53）的另一端与第二右轴箱拉杆（24）相铰接；

所述第一连接杆（42）与第二拉杆单元（5）中的第二连接杆（52）通过滑动轴承（6）相连接，所述滑动轴承（6）与所述构架（3）的纵向中心线相平行。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆的自导向径向转向架，其特征在于：当所述转向架为轴箱内置式转向架时，所述第一左拐臂（41）拐角位于所述第一左轴箱（11）的外侧，所述第一右拐臂（43）拐角位于所述第一右轴箱（12）的外侧；所述第二左拐臂（51）拐角位于所述第二左轴箱（21）的外侧，所述第二右拐臂（53）拐角位于所述第二右轴箱（22）的外侧。

3.根据权利要求1所述的轨道车辆的自导向径向转向架，其特征在于：当所述转向架为轴箱外置式转向架时，所述第一左拐臂（41）拐角位于所述第一左轴箱（11）的内侧，所述第一右拐臂（43）拐角位于所述第一右轴箱（12）的内侧；所述第二左拐臂（51）拐角位于所述第二左轴箱（21）的内侧，所述第二右拐臂（53）拐角位于所述第二右轴箱（22）的内侧。

4.根据权利要求1所述的轨道车辆的自导向径向转向架，其特征在于：所述第一连接杆（42）和第二连接杆（52）之间设有多个所述滑动轴承（6），多个所述滑动轴承（6）沿所述构架（3）的纵向中心线方向顺次布置。

5.根据权利要求1所述的轨道车辆的自导向径向转向架，其特征在于：所述第一左轴箱拉杆（13）、第一右轴箱拉杆（14）、第二左轴箱拉杆（23）和第二右轴箱拉杆（24）的两端均设有关节轴承或者橡胶节点。

6.根据权利要求1所述的轨道车辆的自导向径向转向架，其特征在于：所述滑动轴承（6）两端分别与所述第一连接杆（42）和第二连接杆（52）的中点相连接。

7.根据权利要求1所述的轨道车辆的自导向径向转向架，其特征在于：所述第一左拐臂（41）夹角大于0°小于180°。

8.一种轨道车辆，其特征在于：所述轨道车辆上设有多个如权利要求1～7中任一项所述的轨道车辆的自导向径向转向架。

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