CN209683707U - 一种快捷货车轴箱内置式轻量化转向架 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种快捷货车轴箱内置式轻量化转向架，采用小直径车轮和短转向架轴距；构架和轮对之间的一系悬挂采用转臂弹性橡胶节点水平定位，轴箱顶置双卷两级刚度螺旋钢弹簧，垂向液压减振器和轮对交叉支撑装置；采用口字型整体焊接构架和鱼腹形横向布置摇枕；采用有摇枕结构的二系悬挂，在构架和摇枕之间设置有垂向橡胶堆，横向液压减振器，横向弹性止档和纵向纵向牵引拉杆；采用轮盘单元制动系统。本实用新型的目的在于：针对现有铁路货车快捷转向架自重大的问题，提供一种满足运行稳定性、平稳性、安全性和曲线通过性能的轴箱内置式轻量化转向架。

Description

一种快捷货车轴箱内置式轻量化转向架

技术领域

本实用新型属于轨道交通转向架技术领域。具体地，涉及一种快捷货车轴箱内置式轻量化转向架。

背景技术

随着经济的发展，生活节奏的加快，不仅在客运方面对高速铁路有了更高的要求，同时也对高速线路的运输能力和适应快捷货物运输的能力也提出了更高的要求。欧洲国家铁路的经验表明，在客运专线上开行快速货车是提高线路利用率的有效措施，比较成功的有法国的Y37型、德国的DRRS型、意大利的Fiat快捷货车转向架、英国的TF25型转向架等。中国快捷货车技术发展相对滞后。《铁路货车技术“十二五”发展规划》和2015年颁布的《铁路主要技术政策》也将其列为中国今后铁路货车发展的主要目标之一，故在中国发展和研制新一代快捷货车已势在必行。

由于行驶速度和载重的提高，铁路运输又出现了新的问题，如轮轨作用力增大，导致钢轨与车轮磨损加重，维护成本显著提高，同时还会产生刺耳的尖叫声，噪音污染也明显加重，严重影响了人们的生活。欧盟铁路互联互通技术规范TSI提出了对铁道车辆噪声控制的明确要求，一些转向架因达不到要求而被限速运行，如德国的DRRS型转向架、英国的TF25转向架等。新一代的转向架开始研制，内轴箱转向架以其新颖的设计理念开始进入人们的视线。在国外经过多年来研究和试验表明，与外侧轴箱悬挂转向架相比，内侧轴箱式转向架能有效地降低轮对和构架的质量，已显示出了其具有重量轻、曲线通过性能优等许多优良的动力学特性，已经得到了成功的应用。现有的内轴箱转向架主要有庞巴迪公司研发的B5000型、TR400型、FLEXX Eco型、BM3000-LIM型、FLEXX Urban型转向架；西门子公司研制的Syntegra型、SF7000型转向架以及JME、TUB研制的Leila转向架。这些转向架分别用在铁路客车、铁路货车、轻轨、地铁车辆上，都有着优秀的表现。其中LEILA转向架为内轴箱悬挂式货车转向架，摇头刚度小，有利于小半径曲线的通过，同时也具有较小的自重，与Y25转向架相比，其重量减少约1/3，其噪声也明显降低。

2000年，中国原铁道部组织南、北车对快捷转向架进行研究。其中，北车齐车公司、南车长江公司、南车眉山公司均研制出了快捷货车转向架。其中齐轨道交通装备公司分别研制了16.5t和21t的运行速度160km/h的快捷货车转向架以及220km/h的快捷货车转向架。此外南车眉山和南车长江也分别设计了一款160km/h的快捷货车转向架。但均未经过线路考验，其转向架对线路的适应性还需深入研究。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有铁路货车轴箱内置式转向架所存在的，运行速度临界值已无法满足货物运输的现实需求的问题，提供一种快捷货车轴箱内置式轻量化转向架。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种快捷货车轴箱内置式轻量化转向架：

采用轮径840mm的小直径车轮和轴距1800mm的短转向架轴距车轴；

构架和轮对之间的一系悬挂采用转臂弹性橡胶节点水平定位，轴箱顶置双卷两级刚度螺旋钢弹簧，一系垂向液压减振器和轮对交叉支撑装置；

采用口字型整体焊接构架和鱼腹形横向布置摇枕；

采用摇枕结构的二系悬挂，在构架和摇枕之间设置有垂向橡胶堆，二系横向液压减振器，横向弹性止档和纵向牵引拉杆；

采用轮盘单元制动系统；

采用口字型整体焊接构架及内置式轴箱，两个侧梁顶部中部均设置有垂向橡胶堆，两个垂向橡胶堆上设置有摇枕，摇枕沿转向架横向布置；摇枕两端底部设置有纵向牵引拉杆摇枕侧安装座，侧梁外侧设置有纵向牵引拉杆侧梁侧安装座，纵向牵引拉杆安装在其摇枕侧安装座与侧梁侧安装座之间；摇枕两侧设置有二系横向液压减振器摇枕侧安装座，侧梁内侧设置有二系横向液压减振器侧梁侧安装座，二系横向液压减振器安装在其摇枕侧安装座与侧梁侧安装座之间；摇枕为底部凸起的鱼腹梁，使摇枕凸起部位于两端梁之间，凸起部上设置有横向弹性止档，侧梁内侧设置有位置与横向弹性止档相匹配的横向弹性止档座。

本实用新型针对现有铁路货车快捷转向架自重大的问题，提供一种满足运行稳定性、平稳性、安全性和曲线通过性能的轴箱内置式轻量化转向架。本方案采用口字型整体焊接构架及内置式轴箱，实现了轻量化及低轮轨作用力。在此基础上，本方案还采用摇枕机构，并在摇枕与构架之间采用垂向橡胶堆用来缓和来自轮对的激扰，提高车辆(尤其是车体)的稳定性。通过纵向牵引拉杆传递来自转向架的纵向牵引力至摇枕。采用二系横向液压减振器用来减少二系横向振动，衰减振动能量。采用横向弹性止档用来限制车体侧滚的最大限度。综上所述，在实现轻量化的前提下，本方案有效地提高了车辆稳定性、侧滚限度和运动平稳性，从而能够提高车辆运行的临界速度。

作为优选方案，安装在构架和摇枕之间的两个横向减振器相对于转向架中心斜对称分布。

作为优选方案，安装在构架和摇枕之间的两个纵向牵引拉杆相对于转向架中心斜对称分布。

作为优选方案，摇枕顶部中部设置有下心盘，摇枕的下心盘与车体的上心盘配合连接。转向架通过心盘集中承载车体，有利于显著提高列车的曲线轨道通过性能。

作为优选方案，摇枕顶部两端设置有双作用常接触旁承安装座，双作用常接触旁承安装在其安装座上。双作用常接触旁承既能够增加列车抗侧滚的稳定性，同时也不影响曲线的通过能力。

作为优选方案，构架端梁延伸至侧梁外侧，且端梁端部底部设置有轮盘单元制动系统安装吊座；轮盘单元制动系统安装在其安装座上，制动盘安装在车轮辐板上。本转向架采用轮盘制动。

作为优选方案，轴箱与构架侧梁通过转臂弹性橡胶定位节点连接，轴箱顶部与构架侧梁之间设置有一系钢弹簧，一系钢弹簧采用两级刚度螺旋钢弹簧。该转向架一系悬挂采用轴箱转臂定位，轴箱转臂与双卷钢弹簧一起用来缓和垂向冲击，约束轴箱和转向架之间的纵横向运动和传递横向力。通过增大一系纵向刚度，增强了转向架的横向平稳性。并且，转臂定位方式具有高速运行特性。

作为优选方案，构架侧梁端部设置有一系垂向液压减振器构架侧安装座，一系垂向液压减振器顶端安装在其构架侧安装座上；轴箱上设置有一系垂向液压减振器轴箱侧安装座，一系垂向液压减振器底端安装在其轴箱侧安装座上。本方案用于减小一系垂向振动，用以衰减振动能量。

作为优选方案，四个轴箱转臂内侧均设置有轮对交叉支撑装置安装座，且轮对交叉支撑装置安装座与车轮中心的竖直高度一致，轮对交叉支撑装置安装在其安装座上；轮对交叉支撑装置由两个交叉布置的轮对稳定拉杆构成，将呈对角分布的轴箱两两相互连接。该轮对交叉支撑装置有助于增强轮对在直线和曲线上的稳定性，有效地提高车辆的曲线通过能力。

作为优选方案，车轴采用空心轴，车轮采用小轮径。铁路货车一般是实心轴，由于本方案是一种高速的货车转向架，故采用的是空心轴及小轮径，有利于减轻质量和高速运行。

综上所述，由于采用了上述技术方案，相比于现有技术，本实用新型的有益效果是：以内轴箱悬挂的焊接转向架为基础，再结合轮对交叉支撑，摇枕技术，设计出一种快速货车转向架总体方案，并对其动力性性能开展较为深入和系统的研究，具有明显的创新性。将内轴箱悬挂作为转向架的研究方向，实现轻量化、高速的内轴箱货车转向架的总体方案，分析其动力学性能具有重要的工程意义的。

附图说明

图1是实施例的结构示意图一。

图2是实施例的结构示意图二。

图3是实施例的俯视示意图。

图4是实施例的仰视示意图。

图5是实施例的主视示意图。

图6是实施例的侧视示意图。

图7是构架的结构示意图一。

图8是构架的结构示意图二。

图9是摇枕及相关构件的结构示意图一。

图10是摇枕及相关构件的结构示意图二。

图11是轴箱的结构示意图。

附图中部件所对应的标记：1-轮对、2-轴箱、3-一系两级刚度螺旋钢弹簧、4-构架、401-侧梁、402-纵向牵引拉杆侧梁侧安装座、403-二系横向液压减振器侧梁侧安装座、404-横向弹性止档座、405-端梁、406-轮盘单元制动系统安装吊座、407-一系垂向液压减振器构架侧安装座、5-轮盘单元制动系统、6-一系垂向液压减振器、601-一系垂向液压减振器轴箱侧安装座、7-垂向橡胶堆、8-二系横向液压减振器、9-横向弹性止档、10-双作用常接触旁承、11-轮对交叉支撑装置、1101-轮对交叉支撑装置安装座、12-纵向牵引拉杆、13-摇枕、1301-纵向牵引拉杆摇枕侧安装座、1302-二系横向液压减振器摇枕侧安装座、1303-凸起部、1304-双作用常接触旁承安装座、14-心盘、15-转臂。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实施例公开了一种快捷货车轴箱内置式轻量化转向架，如图1-11所示：

采用轮径840mm的小直径车轮，以及轴距1800mm的短转向架轴距车轴；

构架和轮对之间的一系悬挂采用转臂弹性橡胶节点水平定位，轴箱顶置双卷两级刚度螺旋钢弹簧，一系垂向液压减振器和轮对交叉支撑装置；

采用口字型整体焊接构架和鱼腹形横向布置摇枕；

采用摇枕结构的二系悬挂，在构架和摇枕之间设置有垂向橡胶堆，二系横向液压减振器，横向弹性止档和纵向牵引拉杆；

采用轮盘单元制动系统；

采用口字型整体焊接构架及内置式轴箱，两个侧梁顶部中部均设置有垂向橡胶堆，两个垂向橡胶堆上设置有摇枕，摇枕沿转向架横向布置；摇枕两端底部设置有纵向牵引拉杆摇枕侧安装座，侧梁外侧设置有纵向牵引拉杆侧梁侧安装座，纵向牵引拉杆安装在其摇枕侧安装座与侧梁侧安装座之间；摇枕两侧设置有二系横向液压减振器摇枕侧安装座，侧梁内侧设置有二系横向液压减振器侧梁侧安装座，二系横向液压减振器安装在其摇枕侧安装座与侧梁侧安装座之间；摇枕为底部凸起的鱼腹梁，使摇枕凸起部位于两端梁之间，凸起部上设置有横向弹性止档，侧梁内侧设置有位置与横向弹性止档相匹配的横向弹性止档座。

如图1-11所示，安装在构架和摇枕之间的两个横向减振器相对于转向架中心斜对称分布。安装在构架和摇枕之间的两个纵向牵引拉杆相对于转向架中心斜对称分布。摇枕顶部中部设置有下心盘，摇枕的下心盘与车体的上心盘配合连接。摇枕顶部两端设置有双作用常接触旁承安装座，双作用常接触旁承安装在其安装座上。构架端梁延伸至侧梁外侧，且端梁端部底部设置有轮盘单元制动系统安装吊座；轮盘单元制动系统安装在其安装座上，制动盘安装在车轮辐板上。

如图1-11所示，轴箱与构架侧梁通过转臂弹性橡胶定位节点连接，轴箱顶部与构架侧梁之间设置有一系钢弹簧，一系钢弹簧采用两级刚度螺旋钢弹簧。构架侧梁端部设置有一系垂向液压减振器构架侧安装座，一系垂向液压减振器顶端安装在其构架侧安装座上；轴箱上设置有一系垂向液压减振器轴箱侧安装座，一系垂向液压减振器底端安装在其轴箱侧安装座上。四个轴箱转臂内侧均设置有轮对交叉支撑装置安装座，且轮对交叉支撑装置安装座与车轮中心的竖直高度一致，轮对交叉支撑装置安装在其安装座上；轮对交叉支撑装置由两个交叉布置的轮对稳定拉杆构成，将呈对角分布的轴箱两两相互连接。车轴采用空心轴，车轮采用小轮径。

以下对各主要部件的连接方式及作用原理进行具体说明，以达到使本领域技术人员通过阅读该实施例即能够进行实施的目的。如图1-11所示，具体如下：

1.轮对：车轮采用小轮径，轮轴采用空心轴。

2.轴箱：采用内置式轴箱，定位方式采用转臂式。

3.一系两级刚度螺旋钢弹簧：满足货车空重车质量差异大。

4.构架：采用口字型整体焊接式构架。

5.轮盘单元制动系统：制动方式采用轮盘制动，制动盘安装在车轮辐板上，轮盘单元制动系统吊挂在构架的端梁上。

6.一系垂向液压减振器：连接构架和轴箱，减小一系垂向振动，衰减振动能量

7.垂向橡胶堆：构架与摇枕相连，缓和来自轮对的激扰，提高车辆(尤其是车体)的稳定性。

8.二系横向液压减振器：安装在侧梁上伸出的安装座和摇枕的安装座之间，两个横向减振器相对于转向架中心斜对称分布，减少二系横向振动，衰减振动能量。

9.横向弹性止档：设置在侧梁上与摇枕侧下方的橡胶头共同作用，限制车体侧滚的最大限度。

10.双作用常接触旁承：既有常接触弹性旁承的作用，又起到间隙旁承的作用，故称双作用。增加了侧滚的稳定性也不影响曲线的通过能力。

11.轮对交叉支撑装置：采用两个轮对稳定拉杆交叉布置的方式，在轴箱转臂处设置安装座，使得交叉拉杆与车轮中心位于同一高度。增强轮对在直线和曲线上的稳定性。

12.纵向牵引拉杆：斜对称布置于构架两侧，连接摇枕与转向架。传递来自转向架的纵向牵引力至摇枕。

13.摇枕：通过橡胶堆、二系横向液压减振器及纵向纵向牵引拉杆与转向架相连，通过心盘与车体相连，采用铸钢箱形鱼腹梁结构。其上布置有旁承座，二系横向液压减振器座，横向止挡，纵向牵引杆连接座。

14.心盘：摇枕上的下心盘与车体上的上心盘配合连接车体与摇枕。

该转向架的主要结构特点：转向架轴箱内置，轴距采用小轴距，车轮直径采用小轮径。本转向架采用了小轮径、短轴距、内轴箱悬挂、轮盘单元制动系统外置、轮对交叉支撑装置。提出了综合性能优的转向架总体方案，分析其动力学性能具有重要的工程意义。目前。内轴箱悬挂的转向架在国内并未开始使用，对于内轴箱悬挂的转向架研究也几乎空白。本方案以内轴箱悬挂的焊接转向架为基础，再结合轮对交叉支撑，摇枕技术，设计出一种快速货车转向架总体方案，并对其动力性性能开展较为深入和系统的研究，具有明显的创新性。

其中小轮径和空心车轴以及短轴距都有助于降低转向架自重，实现轻量化，降低轮轨作用力。由于采用内置式轴箱与传统的外置式相比，极大的压缩了所有转向架部件的布置空间，使得结构变得十分紧凑，所以为了便于整体转向架的结构布置，将轮盘单元制动系统放置在转向架外侧并悬挂于端梁上，从而便于其它部件的布置。摇枕与构架通过橡胶堆弹簧连接，提供一定的横向挠度，改善车辆的运行平稳性，还可以提供一定的纵向刚度，传递部分纵向牵引力和制动力，并提供一定的垂向刚度。

综上所述，将内轴箱悬挂作为转向架的研究方向，实现轻量化、高速的内轴箱货车转向架的总体方案，分析其动力学性能具有重要的工程意义的。

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

Claims (10)

1.一种快捷货车轴箱内置式轻量化转向架，其特征在于：

采用轮径840mm的小直径车轮和轴距1800mm的短转向架轴距车轴；

构架和轮对之间的一系悬挂采用转臂弹性橡胶节点水平定位，轴箱顶置双卷两级刚度螺旋钢弹簧，一系垂向液压减振器和轮对交叉支撑装置；

采用口字型整体焊接构架和鱼腹形横向布置摇枕；

采用摇枕结构的二系悬挂，在构架和摇枕之间设置有垂向橡胶堆，二系横向液压减振器，横向弹性止档和纵向牵引拉杆；

采用轮盘单元制动系统；

两个侧梁顶部中部均设置有垂向橡胶堆，两个垂向橡胶堆上设置有摇枕，摇枕沿转向架横向布置；摇枕两端底部设置有纵向牵引拉杆摇枕侧安装座，侧梁外侧设置有纵向牵引拉杆侧梁侧安装座，纵向牵引拉杆安装在其摇枕侧安装座与侧梁侧安装座之间；摇枕两侧设置有二系横向液压减振器摇枕侧安装座，侧梁内侧设置有二系横向液压减振器侧梁侧安装座，二系横向液压减振器安装在其摇枕侧安装座与侧梁侧安装座之间；摇枕为底部凸起的鱼腹梁，使摇枕凸起部位于两端梁之间，凸起部上设置有横向弹性止档，侧梁内侧设置有位置与横向弹性止档相匹配的横向弹性止档座。

2.根据权利要求1所述的快捷货车轴箱内置式轻量化转向架，其特征在于：安装在构架和摇枕之间的两个横向减振器相对于转向架中心斜对称分布。

3.根据权利要求1所述的快捷货车轴箱内置式轻量化转向架，其特征在于：安装在构架和摇枕之间的两个纵向牵引拉杆相对于转向架中心斜对称分布。

4.根据权利要求1所述的快捷货车轴箱内置式轻量化转向架，其特征在于：摇枕顶部中部设置有下心盘，摇枕的下心盘与车体的上心盘配合连接。

5.根据权利要求4所述的快捷货车轴箱内置式轻量化转向架，其特征在于：摇枕顶部两端设置有双作用常接触旁承安装座，双作用常接触旁承安装在其安装座上。

6.根据权利要求1所述的快捷货车轴箱内置式轻量化转向架，其特征在于：构架端梁延伸至侧梁外侧，且端梁端部底部设置有轮盘单元制动系统安装吊座；轮盘单元制动系统安装在其安装座上，制动盘安装在车轮辐板上。

7.根据权利要求1所述的快捷货车轴箱内置式轻量化转向架，其特征在于：轴箱与构架侧梁通过转臂弹性橡胶定位节点连接，轴箱顶部与构架侧梁之间设置有一系钢弹簧，一系钢弹簧采用两级刚度螺旋钢弹簧。

8.根据权利要求7所述的快捷货车轴箱内置式轻量化转向架，其特征在于：构架侧梁端部设置有一系垂向液压减振器构架侧安装座，一系垂向液压减振器顶端安装在其构架侧安装座上；轴箱上设置有一系垂向液压减振器轴箱侧安装座，一系垂向液压减振器底端安装在其轴箱侧安装座上。

9.根据权利要求7所述的快捷货车轴箱内置式轻量化转向架，其特征在于：四个轴箱转臂内侧均设置有轮对交叉支撑装置安装座，且轮对交叉支撑装置安装座与车轮中心的竖直高度一致，轮对交叉支撑装置安装在其安装座上；轮对交叉支撑装置由两个交叉布置的轮对稳定拉杆构成，将呈对角分布的轴箱两两相互连接。

10.根据权利要求1所述的快捷货车轴箱内置式轻量化转向架，其特征在于：车轴采用空心轴。