CN112356868B - 一种用于轨道车辆转向架的铰接构架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于轨道车辆转向架的铰接构架，所述铰接构架为H型整体构架，包括两组纵向布置的侧梁和一组横向布置的铰接横梁装置，两组所述侧梁中部有下凹段，所述下凹段之间连接有一组铰接横梁装置；所述铰接横梁装置的内套筒伸入外套筒内，所述外套筒和所述内套筒之间通过左右有一定跨距的两个轴承相连，内套筒和外套筒通过所述两轴承可实现自由旋转，即两侧梁可做自由地相互点头扭转；所述铰接构架释放了两侧梁绕横轴旋转的自由度，扭转刚度为零，能提高转向架的均载能力、线路适应能力、曲线通过性和运行稳定性，从根本上解决了传统转向架运行稳定性和曲线通过性之间的矛盾。

Description

一种用于轨道车辆转向架的铰接构架

技术领域

本发明涉及转向架技术领域，特别涉及一种用于轨道车辆转向架的铰接构架。

背景技术

现有铁路转向架主要为三大件式和整体构架式转向架，三大件式转向架适应线路扭曲能力较强，但其结构松散，抗菱刚度小，运行速度较低，而整体构架式转向架可消除菱形变形，但其适应线路扭曲能力差，需要靠柔软的一系垂向变形来适应线路扭曲，对一系悬挂和轨道的要求较高。

现有部分柔性整体式构架能减小两个侧梁间的扭转刚度，其主要通过橡胶关节或薄钢板横梁实现。对于采用橡胶关节的柔性构架，橡胶关节承受扭矩大，且采用橡胶关节的柔性构架的两个侧梁间只能转动一定角度，不能实现两侧梁间的自由扭转；对于横梁采用薄钢板实现柔性的构架，其两个侧梁间转动角度有限，也不能实现自由扭转。对于两侧梁不能自由扭转的转向架，线路适应能力和曲线通过能力有限。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种无菱形变形、扭转刚度为零、曲线通过性好、适应线路扭曲能力强的整体构架，其中技术主要由铰接横梁装置实现。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种H型整体构架，包括两组纵向布置的侧梁和一组横向布置的铰接横梁装置，其中：两侧梁端部通过一系悬挂装置与轮对相连，两侧梁中部承下凹形状，两侧梁中部下凹段连接有一个横向布置的铰接横梁装置，两侧梁可通过所述铰接横梁装置绕着横轴或车辆动力学广义坐标中的Y轴做自由地相互点头扭转，而其他方向保持很大的刚度。

优选的，所述铰接横梁装置与所述两侧梁间各有一过渡件，所述过渡件一端通过焊接与侧梁连接，另一端也通过焊接与铰接横梁装置连接，所述铰接横梁装置由外套筒、内套筒、左右两个轴承、中间三个定位件以及端部两端盖、轴承定位套筒组成。

进一步优选的，所述铰接横梁装置的外套筒采用变截面设计，外套筒存在至少两个不同的直径，不同直径的圆柱面间采用平滑过渡；所述铰接横梁装置内的左轴承和右轴承采用相同外径，能使外套筒长直段加长，减少了外套筒的截面变化数量，便于外套筒在长直段圆柱表面上安装牵引拉杆座和横向止挡座，在短小段圆柱端面与过渡件相连；所述内套筒也采用变截面设计，所述内套筒也存在至少两个不同的直径，内套筒中部有一定位轴肩，用于轴承的定位，所述内套筒不同直径的圆柱面间也采用平滑过渡，内套筒的大端圆柱端面与过渡件相连；由于内套筒与外套筒采用了相同的过渡件与侧梁相连，所以内套筒和外套筒与过渡件相连一端的圆柱直径相等，从而使铰接构架的左侧梁和右侧梁具有互换性，减小了转向架的研发和生产成本。

进一步优选的，所述过渡件的中心开有圆孔，内套筒定位端盖中心也开有圆孔，当转向架需要安装抗侧滚扭杆时，能通过圆孔穿入抗侧滚扭杆。

优选的，所述铰接横梁装置通过法兰结构与两个所述侧梁连接，所述铰接横梁装置由外套筒、内套筒、左右两个轴承、中间一个定位件以及端部两端盖、轴承定位套筒组成。

进一步优选的，所述两轴承采用内径和外径相同的轴承，能使所述外套筒和所述内套筒结构简单，不需要采用变截面设计，便于在所述外套筒上布置牵引拉杆和横向止挡。

所述内套筒伸入所述外套筒内，两者之间通过左右有一定跨距的左轴承和右轴承相连，使得所述铰接构架形成整体构架，无菱形变形，且两侧梁间扭转刚度为零，可做自由的点头扭转运动。

所述外套筒定位端盖包括上端盖和下端盖，即采用分体结构，有利于铰接横梁装置和铰接构架的拆装。

所述铰接构架的两侧都焊接有外伸梁，在所述外伸梁上安装有二系垂向减振器座和抗蛇行减振器座；所述外伸梁纵向偏置，便于在铰接构架中部安装抗侧滚扭杆安装套筒，同时保证抗蛇行减振器的中心在转向架中心。

所述左侧梁和右侧梁上都安装有二系弹簧安装座、制动装置安装座、二系横向减振器座、一系垂向减振器座。

本发明的有益效果是，与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1. 本发明铰接构架属于H型整体式构架，是一个整体稳定结构，依靠铰接横梁装置能使铰接构架承受三个方向的力和两个方向的扭矩，即能进行三个方向的力和两个方向的扭矩平衡，只释放绕横向转动的自由度，使转向架均载性能好、稳定性高、通过曲线的安全性高、适应线路扭曲能力强，从而使转向架能在各种线路上提高运行速度。

2.使用本发明铰接构架的转向架无菱形变形且扭转刚度为零，能同时拥有优越的运行稳定性和曲线通过性，从根本上解决了传统转向架运行稳定性和曲线通过性之间的矛盾。

3.使用本发明铰接构架，所述铰接构架的两侧梁很容易绕横轴产生相对扭转运动，使对应的转向架适应线路不平顺能力大大增强，能使转向架采用无轴箱悬挂或采用结构简单的轴箱悬挂，从而降低转向架生产和维护成本，若转向架采用性能较好的轴箱悬挂，则能使转向架运行速度更高、运行平稳性更好。

4. 本发明铰接构架易匹配不同项目的转向架，从而降低了转向架研发成本。

附图说明

图1为实施例1中的一种用于轨道车辆转向架的铰接构架的结构示意图；

图2为实施例1中的一种用于轨道车辆转向架的铰接构架的剖视图；

图3为实施例1中的铰接横梁装置的剖视图；

图4为实施例1中的铰接横梁装置的爆炸视图；

图5为实施例1中的过渡件的结构示意图；

图6为实施例2中的一种用于轨道车辆转向架的铰接构架的结构示意图；

图7为实施例2中的一种用于轨道车辆转向架的铰接构架的剖视图；

图8为实施例2中的铰接横梁装置的剖视图；

图9为实施例2中的铰接横梁装置的结构示意图；

图10为实施例2中的左侧梁的结构示意图；

图11为外套筒定位端盖的结构示意图一；

图12为外套筒定位端盖的结构示意图二。

图中标记：1-左侧梁，2-右侧梁，3-一系定位装置，4-外伸梁，5-抗蛇行减振器座，6-二系垂向减振器座，7-抗侧滚扭杆安装套筒，8-二系弹簧安装座，9-铰接横梁装置，10-制动装置安装座，11-二系横向减振器座，12-过渡件，13-一系垂向减振器座，14-牵引拉杆座，15-横向止挡座，91-外套筒，911-外套筒法兰，92-内套筒，921-内套筒法兰，93-外套筒定位端盖，931-上端盖，932-下端盖，94-左轴承，95-左定位套筒，96-中定位套筒，97-右定位套筒，98-右轴承，99-轴承定位套筒，910-内套筒定位端盖。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例 1

如图1和图2，本发明所述的一种用于轨道车辆转向架的铰接构架，所述铰接构架为H型整体构架，包括两纵向布置的左侧梁1、右侧梁2和一组横向布置的铰接横梁装置9，其中：左侧梁1和右侧梁2的两个端部通过一系悬挂装置与轮对相连，所述左侧梁1和所述右侧梁2的中部承下凹形状，两者中部下凹段之间连接有一个横向布置的铰接横梁装置9。

所述铰接横梁装置9与所述左侧梁1、右侧梁2间各有一过渡件12，所述过渡件12一端通过焊接与侧梁1或侧梁2连接，另一端也通过焊接与铰接横梁装置9连接，所述铰接横梁装置9由外套筒91、内套筒92、左轴承94、右轴承98和中间三个定位件：左套筒95、中套筒96、右套筒97以及两个定位端盖：外套筒定位端盖93、内套筒定位端盖910组成，所述内套筒92伸入所述外套筒91内部，外套筒91和内套筒92之间通过左右有一定跨距的左轴承94和右轴承98相连，外套筒91和内套筒92通过所述左轴承94和所述右轴承98可实现相互自由扭转，即左侧梁1和右侧梁2间扭转刚度为零。

所述铰接横梁装置9的外套筒91采用变截面设计，所述外套筒91存在至少两个不同的直径的圆柱面，不同直径的圆柱面间采用平滑过渡。所述铰接横梁装置9内的左轴承94和右轴承98采用相同外径，能使外套筒91的长直段加长，减少了截面变化数量，便于外套筒91在长直段圆柱表面上安装牵引拉杆座14和横向止挡座15，所述外套筒91的长直段圆柱端面上连接有外套筒定位端盖93，而短小段圆柱端面与过渡件12相连；所述内套筒92也采用变截面设计，内套筒92也存在至少两个不同的直径圆柱面，所述内套筒92中部有一个定位轴肩，用于轴承的定位，所述内套筒92不同直径的圆柱面间也采用平滑过渡，内套筒92的大端圆柱端面与过渡件12相连，而小端圆柱面与内套筒定位端盖910相连，由于内套筒92与外套筒91都采用了相同的过渡件12，所以内套筒92、外套筒91与过渡件12相连一端的圆柱面直径相等，从而使铰接构架的左侧梁1和右侧梁2具有互换性，减小了转向架的研发和生产成本。

所述过渡件12的中心开有圆孔，内套筒定位端盖910中心也开有圆孔，当转向架需要安装抗侧滚扭杆时，能通过圆孔穿入抗侧滚扭杆。

所述内套筒92伸入所述外套筒91内，两者之间通过左右有一定跨距的左轴承94和右轴承98相连，装配时，所述内套筒92上先套入左轴承94，再套入左定位套筒95、中定位套筒96、右定位套筒97和右轴承98，然后在内套筒92端部安装上内套筒定位端盖910，然后把内套筒92伸入外套筒91内，在外套筒92端部安装上分体式的外套筒定位端盖93后，所述铰接构架便安装完成，形成整体构架。所述整体构架无菱形变形，且左侧梁1和右侧梁2扭转刚度为零，能做自由的点头扭转运动。

所述外套筒定位端盖93包括上端盖931和下端盖932，所述外套筒定位端盖93采用分体结构，有利于铰接横梁装置9和铰接构架的拆装。

所述铰接构架的两侧还焊接有一组纵向偏置的外伸梁4，在所述外伸梁4上有二系垂向减振器座6和抗蛇行减振器座5，所述外伸梁4纵向偏置，便于在铰接构架中部安装抗侧滚扭杆安装套筒7，同时保证抗蛇行减振器的中心在转向架中心。

所述左侧梁1和右侧梁2上都安装有二系弹簧安装座8、制动装置安装座10和二系横向减振器座11。

使用时，所述铰接构架会受到来自一系悬挂或车体的横向力，当外套筒91受到右侧梁2向左的横向力时，横向力通过轴承定位套筒99传给右轴承98的外圈，右轴承98依靠自身结构再把力传到内圈，内圈再传给右定位套筒97，右定位套筒97再传给中定位套筒96，然后中定位套筒96依靠其内侧的轴肩传给内套筒92，内套筒92会传给左侧梁1，左侧梁1的力会经过一系悬挂传给轮对，最终此横向力会作用于轨道，实现力的平衡。当左侧梁1受到向右的横向力时，横向力平衡的传输途径与上述路径相反。

使用时，当右侧梁2受到向右的横向力时，右侧梁2会对外套筒91有一个向右的拉力，此力通过外套筒定位端盖93把力传给左轴承94的外圈，左轴承94会通过自身结构把力传给内圈，内圈再把力传给左定位套筒95，此力又通过中定位套筒96和右定位套筒97传给右轴承98的内圈，所述右轴承98的内圈再把横向力传给内套筒定位端盖910，所述内套筒定位端盖910与内套筒92间通过螺纹紧固连接，此力最后会传给内套筒91和左侧梁1，左侧梁1的力会经过一系悬挂传给轮对，最终与轨道作用进行力的平衡。当左侧梁1受到向左的横向力时，横向力平衡的传输途径与上述路径相反。

使用时，当左侧梁1和右侧梁2受到车体的垂向力时，两个力会在铰接横梁装置9上产生弯矩，由于铰接横梁装置9上布置了两个横向有一定横向距离的左轴承94和右轴承98，通过所述左轴承94和右轴承98会产生相应的力和弯矩与上述力和弯矩平衡。当左侧梁1和右侧梁2受到纵向力时，依靠铰接横梁装置9也可平衡。

因此，本发明铰接构架能承受三个方向的力和两个方向的转矩，只释放铰接构架绕左右横轴转动的自由度，因此所述铰接构架属于整体构架，无菱形变形，同时左侧梁1和右侧梁2间扭转刚度为零，即所述左侧梁1和所述右侧梁2能做自由相互点头扭转运动，从而使得采用此铰接构架的转向架同时拥有优越的均载性、线路适应性、曲线通过性、运行稳定性，能从根本上解决运行稳定性和曲线通过性之间的矛盾。

实施例 2

本实施例所述的一种用于轨道车辆转向架的铰接构架，其结构与实施例 1 大致相同，其不同之处主要在于：

所述铰接横梁装置9通过法兰与侧梁1和侧梁2连接，铰接横梁装置9的外套筒法兰911和内套筒法兰921通过螺纹分别与侧梁2和侧梁1的法兰连接，使铰接横梁装置9能单独拆装，便于轴承的保养。所述左轴承94和右轴承98的内外径相同，使两轴承间只需要采用一个中定位套筒96，同时外套筒和内套筒结构简单，且外套筒的长直段圆柱表面会更长，更加便于安装牵引拉杆座14和横向止挡座15。

使用时，所述铰接构架会受到来自一系悬挂或车体的横向力，当外套筒91受到右侧梁2向左的横向力时，横向力通过轴承定位套筒99传给右轴承98的外圈，右轴承98依靠自身结构再把力传到内圈，内圈再传给中定位套筒96，然后中定位套筒96会直接把力传到左轴承94的内圈和轴承定位套筒99，然后轴承定位套筒99通过轴肩传给内套筒92，内套筒92会传给左侧梁1，左侧梁1的力会经过一系悬挂传给轮对，最终此横向力会作用于轨道，实现力的平衡。当左侧梁1受到向右的横向力时，横向力平衡的传输途径与上述路径相反。

使用时，当右侧梁2受到向右的横向力时，右侧梁2会对外套筒91有一个向右的拉力，此力通过外套筒定位端盖93把力传给左轴承94的外圈，左轴承94会通过自身结构把力传给内圈，内圈再把力传给中定位套筒96，然后再传到右轴承98的内圈，所述右轴承98的内圈再把横向力传给内套筒定位端盖910，所述内套筒定位端盖910与内套筒92间通过螺纹紧固连接，此力最后会传给内套筒91和左侧梁1，左侧梁1的力会经过一系悬挂传给轮对，最终与轨道作用进行力的平衡。当左侧梁1受到向左的横向力时，横向力平衡的传输途径与上述路径相反。

使用时，当左侧梁1和右侧梁2受到车体的垂向力和纵向力时，受力情况与实施例1一样，依靠铰接横梁装置9也可平衡。

本实施例的构架也能固定五个自由度，只释放侧梁绕横轴转动的自由度，能达到与实施例1相同的有益效果。

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

Claims (6)

1.一种用于轨道车辆转向架的铰接构架，其特征在于，所述铰接构架为H型整体构架，包括纵向布置的左侧梁（1）、右侧梁（2）和一组横向布置的铰接横梁装置（9），其中：左侧梁（1）和右侧梁（2）的两个端部通过一系悬挂装置与轮对相连，左侧梁（1）和右侧梁（2）的中部呈下凹形状，两者中部下凹段之间连接有一个横向布置的铰接横梁装置（9）；所述铰接横梁装置（9）包含外套筒（91）和内套筒（92）；所述内套筒（92）伸入所述外套筒（91）内，外套筒（91）和内套筒（92）之间通过左右有一定跨距的左轴承（94）和右轴承（98）相连，外套筒（91）和内套筒（92）通过所述左轴承（94）和右轴承（98）可实现相互自由扭转，所述铰接横梁装置（9）的外套筒（91）采用变截面设计，所述外套筒（91）存在至少两个不同直径的圆柱面，不同直径的圆柱面间采用平滑过渡；所述铰接横梁装置（9）内的左轴承（94）和右轴承（98）采用相同外径，能使外套筒（91）的长直段加长，减少了截面变化数量，便于外套筒（91）在长直段圆柱表面上安装牵引拉杆座（14）和横向止挡座（15）；所述外套筒（91）的长直段圆柱端面上连接有外套筒定位端盖（93），而短小段圆柱端面与过渡件（12）相连；所述内套筒（92）也采用变截面设计，内套筒（92）也存在至少两个不同的直径圆柱面，内套筒（92）中部有一个定位轴肩，用于轴承的定位；所述内套筒（92）不同直径的圆柱面间也采用平滑过渡，内套筒（92）的大端圆柱端面与过渡件（12）相连，而小端圆柱面与内套筒定位端盖（910）相连；所述内套筒（92）与所述外套筒（91）都采用相同的过渡件（12），使内套筒（92）和外套筒（91）与过渡件（12）相连一端的圆柱面直径相等，从而使铰接构架的左侧梁（1）和右侧梁（2）具有互换性，所述铰接横梁装置（9）通过法兰结构与左侧梁（1）、右侧梁（2）连接；所述铰接横梁装置（9）由外套筒（91）、内套筒（92）、左轴承（94）、右轴承（98）、中定位套筒（96）以及端部两端盖：外套筒定位端盖（93）、内套筒定位端盖（910）和两个轴承定位套筒（99）组成；所述内套筒（92）伸入外套筒（91）内部，两者之间通过左轴承（94）和右轴承（98）相连，所述内套筒（92）和所述外套筒（91）通过所述左轴承（94）和所述右轴承（98）可实现自由旋转，所述内套筒（92）与所述外套筒（91）端部都采用相同法兰，使铰接构架的左侧梁（1）和右侧梁（2）具有互换性。

2.根据权利要求1所述的铰接构架，其特征在于，所述铰接横梁装置（9）与所述左侧梁（1）和右侧梁（2）通过焊接连接；在所述铰接横梁装置（9）与所述左侧梁（1）间和右侧梁（2）间各有一过渡件（12），所述过渡件（12）一端通过焊接与左侧梁（1）或右侧梁（2）连接，另一端也通过焊接与铰接横梁装置（9）连接；所述铰接横梁装置（9）由外套筒（91）、内套筒（92）、左轴承（94）、右轴承（98）和中间三个定位件：左定位套筒（95）、中定位套筒（96）、右定位套筒（97）以及两个定位端盖：外套筒定位端盖（93）、内套筒定位端盖（910）和轴承定位套筒（99）组成。

3.根据权利要求1-2任一所述铰接构架，其特征在于，所述外套筒定位端盖（93）包括上端盖（931）和下端盖（932），所述外套筒定位端盖（93）采用分体结构，有利于铰接构架的拆装。

4.根据权利要求1所述的铰接构架，其特征在于，所述过渡件（12）的中心开有圆孔，内套筒定位端盖（910）中心也开有圆孔，当转向架需要安装抗侧滚扭杆时，能通过圆孔穿入抗侧滚扭杆。

5.根据权利要求3所述的铰接构架，其特征在于，所述铰接构架的左侧梁（1）和右侧梁（2）外侧焊接有一组外伸梁（4），所述外伸梁（4）上有抗蛇行减振器座（5）和二系垂向减振器座（6），所述外伸梁（4）纵向偏置，便于在左侧梁（1）和右侧梁（2）中心安装抗侧滚扭杆安装套筒（7），同时保证抗蛇行减振器的中心在转向架中心。

6.根据权利要求3所述的铰接构架，其特征在于，所述左侧梁（1）和右侧梁（2）上布置有二系弹簧安装座（8）、制动装置安装座（10）、二系横向减振器座（11）、一系垂向减振器座（13）。