一种铁路车辆转向架及其轴端发电装置的制作方法

本发明涉及铁路车辆技术领域，特别是涉及一种铁路车辆的转向架及其轴端发电装置。

背景技术：

QT2型驮背运输车，该车辆为两辆一组，车组两端分别布置手制动装置和车钩缓冲装置，车组中部采用关节联接器连接，凹底车体承载结构，车上设有液压和电气系统。

为满足运输冷藏车供电需要，这种运输车需要设置转向架，用于提供电源。

现有技术中带有发电装置的转向架，采用杠杆原理，杠杆支点在中间，上端为调节端，下端为作用端；通过旋转上端的旋转手轮压缩或释放弹簧，通过杠杆实现对电机的压紧或放松，调节电机皮带的受力及安装和拆卸皮带。

但是，这种结构的缺点是占用了转向架构架上方的空间，对构架上方有一定的空间要求，车体设计时相应高度增加，对车辆设计带来不利影响。

因此，如何设计一种铁路车辆的转向架及其轴端发电装置，以降低发电装置对转向架构架结构的影响，成为本领域技术人员目前亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种铁路车辆的转向架及其轴端发电装置，在转向架构架的下方设置轴端发电装置，不会占用构架上方的空间，结构简单，占用空间小，对转向架构架的结构影响小，能够实现车辆设计参数的优化。

为实现上述目的，本发明提供了一种铁路车辆转向架的轴端发电装置，包括吊挂于转向架的构架并通过皮带与车轴连接的发电机，还包括设置在所述构架下方的皮带张紧机构，所述皮带张紧机构具有纵向变形能力，并以预压缩状态纵向抵挡在所述发电机和转向架侧架的导框之间，以提供所述皮带的张紧力。

本发明的轴端发电装置，发电机吊挂与转向架的构架，属于簧上件，车轴属于簧下件，发电机通过皮带与车轴连接实现发电，由于空车到重车以及车辆运行过程中，与发电机连接的皮带轮和与车轴连接的皮带轮之间的中心距会发生变化，进而导致皮带的张紧力发生变化；为保证电机正常工作，就需要设置一个可根据皮带轮之间中心距的变化而调节张紧力的皮带张紧机构。本发明在构架的下方设置皮带张紧机构，并将发电机吊挂于转向架的构架，不会占用转向架处于构架上方的空间，能够降低对转向架的结构影响；尤其是，该皮带张紧机构以预压缩状态纵向抵挡在发电机和转向架的导框之间，进而为皮带提供可随车辆情况变化的皮带张紧力，不仅结构简单，还具有较小的占用空间，能够利用转向架现有的安装空间实现安装，进而辅助实现车辆设计参数的优化。

可选地，所述皮带张紧机构包括可纵向移动的调节件和具有纵向变形能力的弹性件，所述弹性件的一端与所述发电机抵接，另一端抵接有所述调节件，以通过所述调节件的移动量调节所述弹性件的预压缩量。

可选地，所述皮带张紧机构还包括纵向延伸的丝杠，所述丝杠的两端分别延伸至所述发电机和所述导框，并与所述导框周向固定；所述弹性件为套装于所述丝杠的弹簧，所述调节件为与所述丝杠螺纹配合的调节螺母，所述丝杠在所述弹簧的弹性力作用下以其一端纵向抵顶于所述导框。

可选地，所述皮带张紧机构还包括套装于所述丝杠的弹簧垫，所述弹簧通过所述弹簧垫与所述发电机抵接。

可选地，所述构架设有安全吊，所述发电机具有横向贯穿所述安全吊的安全吊轴，所述丝杠纵向贯穿所述安全吊轴；所述弹簧垫的一端为与所述弹簧抵接的平面，另一端为与所述安全吊轴抵接的弧形面。

可选地，所述皮带张紧机构还包括螺接在所述丝杠远离所述导框一端的端部螺母，当所述调节螺母调节到位并相对所述丝杠固定后，所述端部螺母朝向所述导框的方向旋进，并通过中间件作用于所述安全吊轴，以使得所述丝杠在所述安全吊轴的反作用力下纵向远离所述导框。

可选地，所述皮带张紧机构还包括将所述丝杠周向固定于所述导框的第一定位件。

可选地，所述第一定位件为第一锁紧螺栓，所述丝杠与所述导框对应的一端设有预定轴向长度的平面段，所述平面段与所述丝杠的外螺纹在周向上相接；所述第一锁紧螺栓由所述丝杠的径向贯穿所述导框的侧面并抵顶于所述平面段，以便对所述丝杠和所述导框进行周向定位。

可选地，所述皮带张紧机构还包括安装于所述调节螺母的第二锁紧螺栓，所述调节螺母调节到位后，所述第二锁紧螺栓沿所述丝杠的径向贯穿所述调节螺母并抵顶于所述平面端，以限制所述调节螺母沿所述丝杠的转动。

本发明还提供一种铁路车辆转向架，包括上述任一项所述的轴端发电装置。

附图说明

图1为本发明所提供铁路车辆转向架在一种实施方式中的立体图；

图2为图1所示转向架的横向侧视图；

图3为图2所示转向架中轴端发电装置的局部放大示意图；

图4为图2所示转向架中轴端发电装置的纵向侧视图；

图5为图3所示转向架的构架中安全吊部分的局部放大示意图；

图6为图1所示转向架中构架取掉轴端发电装置后的纵向侧视图。

图1-6中：

构架 1、安全吊 11、皮带 2、发电机 3、安全吊轴 31、皮带张紧机构 4、调节件 41、弹性件 42、丝杠 43、弹簧垫 44、端部螺母 45、第一定位件 46、第二锁紧螺栓 47、导框 5、大皮带轮 6、小皮带轮 7。

具体实施方式

本发明提供了一种铁路车辆的转向架及其轴端发电装置，在转向架构架1的下方设置轴端发电装置，不会占用构架1上方的空间，结构简单，占用空间小，对转向架构架1的结构影响小，能够实现车辆设计参数的优化。

以下结合附图，对本发明进行具体介绍，以便本领域技术人员准确理解本发明的技术方案。

为便于说明，本文以铁路车辆的运行状态为参照定义方向，以平行于运行方向的方向为纵向，在纵向上，处于运行方向前方的方向为前，与前相背的方向为后；在平行于轨道面的平面内，垂直于纵向的方向为横向；以垂直于轨道面的方向为垂向，在垂向上，指向轨道面的方向为下，远离轨道面的方向为上。

本文所述的轴向、周向和径向均以丝杠43为参照，由于本发明的丝杠43沿纵向延伸，故轴向即为纵向。

本文中的第一、第二等词，仅为了区分相同或类似的两个以上的部件或者结构，不表示对设置顺序的特殊限定。

本文中所述的轴端是指，安装在车轴的端部，通常车轴横向延伸，则车轴横向的两端即称之为轴端；同时，以三轴转向架为例，处于中间的车轴称之为中间车轴，处于纵向两端的车轴即为端部车轴，本发明的轴端发电装置是指发电装置设置在端部车轴的轴端。

如图1和图2所示，本发明提供了一种铁路车辆转向架，该转向架可以为三轴转向架，在该转向架的轴端连接有发电装置，称之为轴端发电装置。

如图2所示，本发明的轴端发电装置包括发电机3，为实现对发电机3的驱动，可以设置与铁路车辆轴端的车轴同步运动的大皮带轮6，然后在发电机3的输入端连接一个小皮带轮7，再通过皮带2传动将该小皮带轮7与大皮带轮6进行连接；在铁路车辆运行过程中，车轴不断转动，进而带动与发电机3连接的小皮带轮7转动，将动力传递给发电机3，然后通过发电机3将动能转化为电能。

同时，该发电机3吊挂于转向架的构架1，一方面，构架1处于轴箱弹簧的上方，故与构架1连接的发电机3属于簧上件，轴箱弹簧具有对发电机3进行缓冲减振的作用；另一方面，车轴属于轴向弹簧下的零部件，属于簧下件，而发电机3通过皮带2与车轴连接，在空车到重车以及车辆运行过程中，大皮带轮6与小皮带轮7之间的中心距会发生变化，进而导致皮带2张紧力随之变化。

为保证发电机3正常工作，本发明的轴端发电装置还包括皮带张紧机构4，该皮带张紧机构4具有纵向变形能力，并能够以预压缩状态纵向抵挡在发电机3和转向架侧架的导框5之间，以使得皮带2处于张紧状态，提供皮带2的张紧力。

又由于该皮带张紧机构4具有纵向变形能力，当大皮带轮6和小皮带轮7的中心距发生变化时，该皮带张紧机构4会相应地改变形变量，进而适应这种中心距的变化，避免影响皮带2的正常张紧，从而保证动力持续可靠地通过皮带2传递至发电机3，实现正常发电。

并且，该皮带张紧机构4可以设于转向架构架1的下方，以避免占用构架1上方的空间，与吊挂于构架1的发电机3均设置在构架1的轴端，有效利用转向架有限的安装空间，无需对转向架的结构进行较大变动，从而使得转向架可以保持原有的性能；加之该皮带张紧机构4结构简单，方便使用，占用的空间小，能够辅助实现车辆参数的优化设计。

如图3和图4所示，本发明的轴端发电装置中，皮带张紧机构4具体可以包括调节件41和弹性件42，该弹性件42具有纵向变形能力，一端与发电机3抵接，另一端与调节件41抵接；该调节件41能够纵向移动，则可以通过控制调节件41在纵向上移动的移动量而调节弹性件42的预压缩量，控制皮带2张紧力。

弹性件42具体可以为弹簧，为使得弹簧的变形处于纵向，并便于实现预压缩量的调节，皮带张紧机构4还可以包括纵向延伸的丝杠43，丝杠43的两端分别延伸至发电机3和导框5，弹性件42即为套装于丝杠43的弹簧，调节件41可以设置为与丝杠43螺纹配合的调节螺母。

一方面，可以将丝杠43与导框5周向固定，然后朝向压缩弹簧的方向转动调节螺母，以使得弹簧处于压缩状态；另一方面，由于弹簧的一端与发电机3抵接，靠近导框5的一端与调节螺母抵接，当调节螺母压缩弹簧、且丝杠43相对导框5的周向运动被限定时，弹簧的弹性力会朝向减小压缩变形的方向推动调节螺母，即朝向导框5的方向纵向顶推调节螺母，而调节螺母与丝杠43螺纹配合，该纵向顶推力会作用于丝杠43，使得丝杠43朝向导框5运动，进而以其端部纵向抵顶于导框5，此时，丝杠43借助弹簧和导框5实现了纵向定位。并且，由于整个使用过程中，弹簧始终处于压缩状态，对丝杠43的纵向抵顶力也就始终存在，保证了丝杠43在使用过程中纵向定位的稳定性。

如图3所示，皮带张紧机构4还可以包括套装于丝杠43的弹簧垫44，弹簧可以通过弹簧垫44与发电机3抵接，一方面起到缓冲作用，另一方面还可以通过弹簧的定位可靠性。弹簧垫44可以根据弹簧的安装环境进行设置。

如图4所示，在一种实施例中，构架1可以设有安全吊11，为防止吊挂发电机3的结构损坏而使得发电机3掉落于轨道，发电机3还可以安全吊轴31，该安全吊轴31贯穿安全吊11，具体可以横向延伸，正常使用时，安全吊轴31与安全吊11不接触，只有在发电机3存在掉落风险时，安全吊轴31才通过安全吊11承载。本发明中，具体可以将弹簧的一端抵顶于发电机3的安全吊轴31，以实现与发电机3的抵接；此时，丝杠43纵向贯穿该安全吊轴31，同时，可以将弹簧垫44的一端设置为与弹簧抵接的平面，另一端设置为与安全吊轴31相抵接的弧形面，弹簧垫44类似于套筒的结构，并可以具有一定的纵向长度，此处弹簧垫44的一端和另一端是指其纵向两侧的端面。

如图5所示，该安全吊11具体可以由侧架的下盖板向下延伸，可以焊接在侧架的下盖板。在一种设置方式中，可以在侧架的下盖板焊接呈U字型设置的钢板，该钢板以U字型的开口端朝上，并与侧架的下盖板焊接，进而与该下盖板围成口字型的安装孔，作为安全吊 11的吊装孔，此时的钢板构成安全吊11。这种结构形式的安全吊11不仅结构简单，还可以给予安全吊轴31较大的安装和运动空间，避免正常使用时与安全吊轴31接触，并能够在发电机3存在掉落风险时与安全吊轴31形成可靠的支撑。

如图6所示，导框5可以在其与丝杠43抵接的端面设置抵接孔或者类似的结构，以辅助提高丝杠43纵向定位的可靠性。

此外，皮带张紧机构4还可以包括螺接在丝杠43远离导框5一端的端部螺母45，在正常使用过程中(即不需要进行发电机3的拆装，无需对皮带2进行拆卸时)，端部螺母45直接螺接在丝杠43上，不与其他部件发生力的作用关系；使用时，调节螺母调节到位后，相对丝杠43固定，此时，如果需要拆卸皮带2，就可朝向导框5的方向旋进端部螺母45，并在端部螺母45与安全吊轴31之间设置一个中间件，以使得端部螺母45纵向移动的作用力通过中间件传递至安全吊轴31；由于安全吊轴31的纵向位置固定，端部螺母45会受到安全吊轴31沿纵向远离导框5的反作用力，并将这一反作用力传递该与其螺接的丝杠43，由于丝杠43的周向转动被导框5限定，丝杠43此时会在安全吊轴31所施加的远离导框5的反作用力下纵向远离导框5运动，进而脱离与导框5纵向抵顶的工作位，使得丝杠43与导框5之间具有纵向间隙；然后，可以朝向导框5的方向推动发电机3，以使得皮带2处于松弛状态，进行拆卸。

中间件可以为套筒类的结构，能够套装于丝杠43，并以纵向的一端与端部螺母45抵接，另一端抵顶于安全吊轴31，进而传递纵向作用力；该中间件可以在完成拆卸后从丝杠43上拆除。

在上述基础上，皮带张紧机构4还可以包括对丝杠43进行周向定位的第一定位件46，通过该第一定位件46，实现丝杠43与导框5的周向固定连接。

实现周向定位的结构形式多样，在一种实施例中，第一定位件46可以为第一锁紧螺栓，丝杠43与导框5对应的一端设有平面段，该平面段与丝杠43的外螺纹在周向上相接，也就是说，丝杠43在与导框5对应的一端并不具有周向完整对接的外螺纹，而是具有在周向上相互连接的螺纹段和平面段；该第一锁紧螺栓由丝杠43的径向贯穿导框5的侧面并抵顶于平面段，进而将丝杠43与导框5周向锁紧定位。

为保证锁紧定位的可靠性，平面段在丝杠43的周向上具有一定宽度，以便能够与第一锁紧螺栓的螺栓头端相对应，即平面段在周向上的宽度应大于第一锁紧螺栓的螺栓头端的宽度，以容纳螺栓头端；并且，平面段具有预定轴向长度，以便丝杠43轴向运动过程中，能够与第一锁紧螺栓保持周向锁紧接触。

皮带张紧机构4还可以包括安装于调节螺母的第二锁紧螺栓47，该第一锁紧螺栓在调节螺母调节到位后，沿丝杠43的径向贯穿调节螺母并抵顶于平面段，以限制调节螺母沿丝杠43的周向转动。

此时，借助第二锁紧螺栓47，可以使得调节螺母锁紧定位在调节到位后的位置，避免调节螺母因受到弹簧的弹性力而沿丝杠43继续转动，影响弹簧预压缩量的确定，使得弹簧能够锁定预压缩量，形成与车辆相匹配的预压缩量，保证车辆的运行可靠性。

尤其是，第二锁紧螺栓47和第一锁紧螺栓可以共用丝杠43上的一个平面段，分别实现丝杠43的周向限位和调节螺母的周向限位，结构简单，使用便捷。

其中，平面段的预定轴向长度可以根据丝杠43的轴向运动量以及调节螺母的轴向移动量进行设置，平面段应由第一锁紧螺栓所在的位置沿纵向延伸至弹簧处于最大压缩量时调节螺母所处的位置，以便与第一锁紧螺栓和第二锁紧螺栓47相配合。

本发明的轴端发电装置，可以采用以下步骤实现组装、拆卸以及皮带2的安装：

组装时，先将发电机3通过圆销安装到构架1上，然后，将安全吊轴31穿入发电机3的吊座孔，并通过安全吊11，将弹簧垫44、弹簧放入发电机3与导框5之间，对准安全吊轴31的轴孔，将丝杠43从发电机3的外侧穿入并通过弹簧垫44及弹簧，继续将丝杠43穿入，放入调节螺母并对正丝杠43旋入，不断旋转调节螺母，直至发电机3的皮带达到要求。

拆卸皮带2时，将调解螺母向导框5的方向旋转，并贴靠导框5，将第一锁紧螺栓锁紧，通过旋转端部螺母45，使得丝杠43向外侧移动；此时，第一锁紧螺栓和第二锁紧螺栓47用于防止丝杠43的旋转，在丝杠43向外侧移动的过程中，弹簧进一步被压缩；当丝杠43移动一定距离后，将发电机3向导框5的方向推，使皮带2处于松弛状态，进行拆卸。

安装皮带2时，按拆卸皮带2时推动发电机3的方法，将发电机3向导框5的方向靠近，安装皮带2后，将丝杠43向导框5的方向串动，直至丝杠43的端部与导框5的端面纵向抵顶接触，此时，旋转调节螺母，使皮带2的张紧力符合需要，锁紧第一锁紧螺栓，以防止松动。

另外，本发明的铁路车辆转向架，仅对轴端发电装置进行了说明，其他部分请参照现有技术，此处不再赘述。

以上对本发明所提供铁路车辆转向架及其轴端发电装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。