转向架的构架的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种转向架的构架，所述构架包括相互平行的两个侧梁和与所述侧梁中部连接的横梁，所述横梁的中部设有牵引销孔，所述横梁的上表面设有多个用于安装第二系悬挂的安装座。本发明的转向架的构架通过设置于横梁中心的牵引销孔，使横梁通过牵引销孔与摇枕实现销连接以承担牵引力，在横梁的上表面设有多个用于安装第二系悬挂的安装座，由第二系悬挂承担转向架与车体之间的旋转运动，提高车辆的曲线通过能力。
【专利说明】
转向架的构架
技术领域
[0001]本发明涉及高速轨道车辆转向架的构架技术领域，具体涉及一种转向架的构架。
【背景技术】
[0002]转向架作为轨道车辆的一个重要部件，其作用是用来承载车辆、提供牵引力、减震、导向，动力转向架还用于提供驱动轨道车辆前进的动力。
[0003]转向架可分为带摇枕的转向架和不带摇枕的转向架，现有技术中的转向架一般包括构架、轮对、轴箱等几大部件，其中轴箱通过一系悬挂(Primary Suspens1n，又称为初级悬挂)与构架连接，构架通过二系悬挂(Secondary suspens1n，又称为次级悬挂)与车体连接。悬挂装置一般包括弹性的支撑部件(例如弹簧)和用于吸能的减振部件(例如液压减振器)。图15为现有技术中的CRH3系列的转向架结构示意图，其构架包括两个侧梁、两个横梁和两个纵梁组焊而成，形成“H”形箱形结构，侧梁由钢板焊接而成下凹的“U”形结构，侧梁下凹的部分安装有空气弹簧作为二系悬挂部件与车体连接。
[0004]现有技术的缺陷在于，车轮在曲线运动过程中，仅仅依靠空气弹簧的横向变位来实现车体与转向架间的旋转和横移，二者之间允许的偏移量较小，不能顺利通过较小的转弯半径。故采取此转向架的车辆对轨道的转弯半径要求较高，从而增加了复杂地形情况下的施工难度和建设成本。
【发明内容】
[0005]针对现有技术存在的上述缺陷，本发明要解决的问题是，提供一种转向架的构架，增大车体与转向架间的相对旋转角度，提高车辆的曲线通过能力，提高其适应路况的能力。
[0006]为解决上述问题，本发明提供了一种转向架的构架，包括相互平行的两个侧梁和与所述侧梁中部连接的横梁，所述横梁的中部设有牵引销孔，所述横梁的上表面设有多个用于安装第二系悬挂的安装座。
[0007]作为优选，所述构架为H形。
[0008]作为优选，所述侧梁的中部下凹形成用于安装所述摇枕的下凹部。
[0009]作为优选，所述牵引销孔上设有弹性套。
[0010]作为优选，所述第二系悬挂包括多个叠层橡胶堆、空气弹簧或螺旋钢弹簧以及他们的任意组合。
[0011]作为优选，所述转向架还包括基础制动装置，所述基础制动装置包括踏面制动单元和盘形制动单元，每个所述侧梁的两端分别设有用于安装盘形制动单元的盘形制动安装座，每个所述侧梁下凹部的内侧分别设有用于安装踏面制动单元的踏面制动安装座。
[0012]作为优选，所述侧梁的下凹部的左右方向的外侧设有用于安装抗蛇行减振器的抗蛇行减振器安装座。
[0013]作为优选，每个所述侧梁的下凹部的前后方向的外侧分别设有用于安装转臂轴箱的定位转臂座。
[0014]进一步地，所述侧梁为由钢板焊接成封闭箱体，包括钢板整体冲压成型的下盖板和上盖板，内部设有立板，所述侧梁端部采用钢管及锻铸件组焊而成。
[0015]进一步地，所述横梁为由钢板焊接的箱形结构。
[0016]当转向架为动力转向架时，所述横梁的两侧设有电机吊座和齿轮箱吊座，所述电机吊座和齿轮箱吊座均为箱型焊接结构。
[0017]作为优选，所述弹性套为叠层金属橡胶结构。
[0018]本发明的转向架的构架通过设置于横梁中心的牵引销孔，使横梁通过牵引销孔与摇枕实现销连接以承担牵引力，在横梁的上表面设有多个用于安装第二系悬挂的安装座，通过第二系悬挂的旋转功能，增大了车辆在通过曲线时车体与转向架之间的相对旋转角度，提尚其曲线通过能力。
【附图说明】
[0019]图1为本发明的实施例的转向架的构架的立体示意图；
[0020]图2为图1所示的构架的俯视图；
[0021]图3为图2的B-B向剖视图；
[0022]图4为图1所示的构架的主视图(从行驶方向的一侧看)；
[0023]图5为应用本发明的构架的转向架的立体示意图；
[0024]图6为图5的主视图(从行驶方向的一侧看)；
[0025]图7为图5的俯视图；
[0026]图8为图7的A-A向剖视图；
[0027]图9为与本实施例的构架相配合的摇枕的立体示意图；
[0028]图10为图9的另一个方向的立体示意图；
[0029]图11为图9的主视图；
[0030]图12为图11的俯视图；
[0031]图13为图11的左视图；
[0032]图14为应用本发明的构架的另一个实施例的转向架的立体示意图；
[0033]图15为现有技术的一种转向架的立体结构示意图。
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
[0035]首先要进行说明的是，构成转向架的构架和摇枕均为独立的部件，均可独立生产，然后再进行组装，但为了清楚地说明构架或摇枕的结构，在本申请的说明书中，将转向架的整体结构以及组成它的构架和摇枕组合在一起进行介绍，以便理解其结构及其工作原理，但这并不意味着本实施例中的构架和摇枕是不可分的。
[0036]图1为本发明的实施例的转向架的构架的立体示意图；图2为图1所示的构架的俯视图；图3为图2的B-B向剖视图；图4为图1所示的构架的主视图(从行驶方向的一侧看)。
[0037]图5为应用本发明的构架的转向架的立体示意图；图6为图5的主视图(从行驶方向的一侧看)；图7为图5的俯视图；图8为图7的A-A向剖视图。
[0038]图9为与本实施例的构架相配合的摇枕的立体示意图；图10为图9的另一个方向的立体不意图；图11为图9的主视图；图12为图11的俯视图；图13为图11的左视图。
[0039 ]如图1 -图4所示，本发明的一个实施例的转向架的构架I，所述构架I为H形，包括相互平行的两个侧梁11和与侧梁11中部连接的横梁12，侧梁11的中部下凹形成用于安装摇枕的下凹部，横梁12的中部设有牵引销孔120，横梁12的上表面设有多个用于安装第二系悬挂的安装座122。作为优选方案，所述牵引销孔120上设有弹性套121。关于此构架I的结构以及其优点，请结合使用此构架I的转向架进行理解。需要指出的是，由于第二系悬挂所采用的支撑部件的具体结构的不同，构架I的横梁12的上表面上的用于安装第二系悬挂的安装位122的数量、形状和大小也与之相匹配。
[0040]请参考图5-图8，本发明的一个实施例的转向架，包括构架I和摇枕2，如图1-图8所示，构架I为H形，包括相互平行的两个侧梁11和与侧梁11中部连接的横梁12，侧梁11的中部下凹成“U”形，形成用于安装摇枕2的下凹部，侧梁11的两端与转臂轴箱31之间设有第一系悬挂，摇枕2的下方与横梁12之间设有第二系悬挂，摇枕2的上方设有与车体连接的第三系悬挂。在本实施例中，第一系悬挂包括设置于转臂轴箱31和构架I之间的轴箱弹簧3和一系垂向减振器32，其中轴箱弹簧3为双卷螺旋钢弹簧，置于转臂轴箱31的顶部，弹簧组件上半部伸到构架I的侧梁11的弹簧座里面，在弹簧3底部与转臂轴箱31顶部之间设有一块橡胶垫，用以吸收来自钢轨的冲击和高频振动。一系垂向减振器32的作用是为减小来自钢轨的振动，这是常见设计，不再赘述。本发明的特点在于，在车体与构架之间采取两级悬挂连接，即摇枕2的上方设有与车体连接的第三系悬挂，摇枕2的下方与横梁12之间设有第二系悬挂，实现功能分离，第三系悬挂仅用来承担横向位移功能，第二系悬挂仅用来承担旋转功能，可进一步增大车辆在通过曲线时车体与转向架之间的允许横移量及相对旋转角度，提高车辆曲线通过能力。其中第二系悬挂固定设置于摇枕2的下表面上，与此对应的，横梁12的中部设有牵引销孔120，构架I的横梁12的上表面设有多个用于安装第二系悬挂的安装座122。为了实现三级悬挂的转向架的结构，相应地，构架I的侧梁11的中部下凹成“U”形，横梁12的中部设有牵引销孔120，横梁12的上表面设有多个用于安装第二系悬挂相应的安装座122。
[0041]如图5-图8所示，在本实施例中，第三系悬挂采用空气弹簧21作为支撑部件，空气弹簧确保车辆保持高度不变，在空气弹簧21旁为高度调整阀261。车体由前后转向架上的四个空气弹簧支撑，其主要作用除支撑车体载荷外，还可以隔离转向架构架的振动，并在通过曲线过程中通过变位实现车体与转向架间的横移。空气弹簧21为本领域的常规技术手段，在此不再赘述。
[0042]但第三系悬挂的支撑部件并不限于空气弹簧21，在图14所示的另一个实施例中，采用螺旋钢弹簧212来代替空气弹簧21，显然，螺旋钢弹簧212为多个，对称地分布在摇枕2的两端。本领域的技术人员还可以采用空气弹簧和螺旋钢弹簧的组合来作为第二系悬挂的支撑部件。类似地，在本实施例中，第二系悬挂包括多个叠层橡胶堆22，其中叠层橡胶堆22还可以使用空气弹簧或螺旋钢弹簧代替，或者使用叠层橡胶堆与空气弹簧或螺旋钢弹簧的任意组合来代替。本实施例的第二系悬挂采用的叠层橡胶堆来承受各向力进而通过橡胶的减震特性衰减一部分振动，起到悬挂作用。第二系悬挂的主要作用为承担车辆通过曲线时车体和转向架的转动功能，叠层橡胶堆通过金属板和橡胶逐层结构，可以提供极大的垂向刚度和极小的水平刚度，减小构架I与摇枕2间转动的刚度，利于转向架通过曲线，同时极大的垂向刚度将为转向架提供足够的侧滚刚度，使转向架的柔度系数满足转向架总体要求。为避免叠层橡胶堆过大的水平位移后失稳，在满足车辆侧滚性能的前提下，尽量减小叠层橡胶堆的横向跨距。在车辆通过曲线时，由于叠层橡胶堆的径向变形较大，可使摇枕2(以及与其连接的车体)相对于构架I有较大的旋转移动，提高了车辆曲线通过能力。
[0043]为传递车体与转向架之间的纵向载荷，本实施例中，在车体与摇枕之间设置了Z形布置的牵引拉杆27，在摇枕2与构架I之间设置了牵引销23。如图5-图7所示，构架I的横梁12的中部设有牵引销孔120，与其对应的，如图9-图11所示，摇枕2下侧的中部设有牵引销23，摇枕2与横梁12通过牵引销23连接，牵引销23上套设有弹性销套231。弹性销套231为叠层金属橡胶结构。作为优选方案，其中牵引销孔120上设有弹性的销孔套121，销孔套121也可以采用叠层金属橡胶结构。这样，牵引销23与牵引销孔120之间就形成销连接，并实现了转向架的无润滑点的设计目标，可满足小回转刚度、小的垂向刚度(轴向刚度)、极大的纵向和横向刚度(径向刚度)，降低对转向架构架I与摇枕2间的回转影响，同时可提供纵向和横向载荷的传递。其中的Z形牵引拉杆，从俯视图上看形成Z形，包括两根牵引拉杆27分别位于摇枕2的两端，为了安装牵引拉杆27，如图9和13所示，摇枕2的两端分别设有第一安装座271，牵引拉杆27的一端分别设置于第一安装座271上，牵引拉杆27的另一端设有橡胶节点与车体(图中未示出)连接。这样，纵向力(牵引力或制动力)的传递顺序为:(轮轨间粘着)车轮—车轴—转臂轴箱—定位转臂座—构架—牵引销(第三系悬挂)—摇枕—牵引拉杆—牵引拉杆座—车体—车钩。
[0044]如图9和12所示，摇枕2的一侧的中部设有横向缓冲器24，横向缓冲器24为开口形状，相对的两个止挡侧面分别设有缓冲橡胶241。与车体连接的止挡(图中未示出)位于横向缓冲器24的开口内，并与两止挡侧面保持设定的距离，横向缓冲器24的作用是为了限制车体与转向架之间产生过大的横向位移，当车体与转向架之间的横向位移超过设定的距离时，与车体连接的止挡与横向缓冲器24的止挡侧面上的缓冲橡胶241接触，继而产生反向压缩力，以限制其横向位移，缓冲橡胶呈非线形特性，刚度随挠度的增加逐渐提高。在车体受到较小的横向力时，可由横向缓冲器24来提供限位和缓冲。
[0045]此外，请继续参考图9，摇枕2上侧的中部设有中心销孔29，用于容纳设置于车体的枕梁中心的刚性止挡销(图中未示出)。在车体枕梁中心设置了刚性止挡销，焊接在车体枕梁上，插入到转向架的摇枕2中心的中心销孔29内，在车辆正常运行时二者在纵向和垂向将始终保持一定的间隙，不发生接触。在车辆受到较大纵向力(如两车相撞时)，车体枕梁的刚性止挡销中与摇枕2上的中心销孔29接触，限制车辆与转向架分离。在车辆受到大的横向力时，在横向缓冲器24的缓冲橡胶241弹性压缩后，该刚性止挡销将与中心销孔29接触，限制车辆的过大横向位移。该止挡结构的强度，应当满足在车辆碰撞、脱轨等情况下，受到250，000镑(I 13397.5kg)冲击力情况下，该结构不发生断裂。
[0046]为了实现减振目的，在悬挂系统中通常设置多个方向的减振器，例如，如图9-图12所不，摇枕2的一侧相对设置有两个横向减振器2 5，横向减振器2 5的一端与摇枕2连接，另一端与车体(图中未示出)底部连接，其作用是衰减车体与转向架间的横向振动。横向减振器25与上述的横向缓冲橡胶止档24分别位于摇枕2相对的两侧。
[0047]同时，为了进一步降低垂直方向的振动，摇枕2的两端分别设有二系垂向减振器26，二系垂向减振器26设置于空气弹簧21旁，相对的二系垂向减振器，斜对称地设置于摇枕2两端，垂向布置，其作用是衰减车体与转向架间的垂向振动。此外，空气弹簧21内部在气囊与附加气室之间设置节流孔，两腔间的空气通过节流孔的流动，也可衰减车体与转向架间的垂向振动。
[0048]如图9和图13所示，本实施例的转向架还包括抗蛇行减振器28，抗蛇行减振器28的一端设置于第一安装座271上，另一端与构架I的侧梁11连接。在摇枕2与构架I之间设置了抗蛇行减振器28，防止动车组在高速运行时的蛇行失稳。抗蛇行减振器28的结构是高速动车组设计中经常使用的部件，在此不再赘述。
[0049]本实施例的转向架还包括基础制动装置，所述基础制动装置包括踏面制动单元和盘形制动单元，如图1所示，每个侧梁11的两端分别设有用于安装盘形制动单元的盘形制动安装座13，每个侧梁11下凹部的内侧分别设有用于安装踏面制动单元的踏面制动安装座
14。踏面制动单元和盘形制动单元都是本领域所常用的制动单元，本实施例中，其安装位置根据构架I结构不同而进行设置，此外，由于同时采用盘型制动单元和踏面制动单元集合的方式，可利用踏面制动装置改善轮轨间粘着状态，并降低运行噪声。
[0050]当转向架为动力转向架时，如图1所示，横梁12的前后侧均设有电机吊座18和齿轮箱吊座17，电机吊座18和齿轮箱吊座17均为箱型焊接结构，具有强度大，重量轻的优点。为减轻重量，本实施例的电机吊座18和齿轮箱吊座17均为焊接结构，实际上，电机吊座18和齿轮箱吊座17还可以采用锻件或铸件的结构。
[0051]针对摇枕2的结构，摇枕2作为在第二系悬挂和第三系悬挂载荷传递的承载部件，集成了各零部件的安装接口，从现有技术来看，摇枕有三种结构方式，分别为钢板焊接、整体铸钢结构和整体铸铝结构作为优选方案，本实施例中，摇枕2采用钢板焊接的箱型结构，内部设有内部筋板，摇枕2在焊接完成后，进行整体退火处理和整体机加工，形成如图8所示的内部为空心的箱型结构。
[0052]关于构架I的结构，作为安装其他部件的基础，如图1所示，为了与侧梁的下凹结构相对应，每个侧梁11的下凹部的前后方向的外侧分别设有用于安装转臂轴箱的定位转臂座
15。侧梁11的左右方向的外侧设有用于安装抗蛇行减振器的抗蛇行减振器安装座16。请结合图5，抗蛇行减振器27的一端与侧梁11上的抗蛇行减振器安装座16连接，另一端与摇枕上的第一安装座271连接。
[0053]为轻量化考虑，本实施例中，侧梁11为由钢板焊接成封闭箱体，包括钢板整体冲压成型的下盖板和上盖板，内部设有立板，侧梁11端部采用钢管及锻铸件组焊而成;横梁12也为由钢板焊接的箱形结构。在图4所示的剖视图中，侧梁11和横梁12均为空心结构。
[0054]以下对本实施例中的第一系悬挂做补充说明，如图5所示，本实施例中，第一系悬挂的轴箱定位装置采用成熟的转臂式弹性定位方式，转臂轴箱31的一端与轮对结构的轴承33连接，另一端与设置于每个侧梁11的下凹部的前侧和后侧的定位转臂座15连接，转臂轴箱31的弹性节点是连接轮对与构架的活动关节，除了传递各个方向的力和振动外，轴箱必须保证轮对能够适应线路状况而相对于构架上下跳动和和左右横动。转臂轴箱31为第一系悬挂所应用的成熟技术，不再赘述。
[0055]关于术语，在本申请的权利要求书以及【具体实施方式】中，按照从下往上的顺序，将转向架中所采用的悬挂结构依次称为第一系悬挂、第二系悬挂和第三系悬挂。此外，关于“第一叠层橡胶堆”、“第一空气弹簧”、“第一螺旋钢弹簧”、“第二叠层橡胶堆”以及类似的表述中，其中的“第一”、“第二”只是为了区分同种类的不同部件。
[0056]此外，上述实施例中，以构架I为H形为例进行说明，但本领域的技术人员应该了解，构架I并不一定为H形，还可为“日”字、“目”字等形状，只要满足包括两侧梁和与侧梁中部连接的横梁的结构即可实现本发明的目的。为了降低整体的重心，适应高速车辆运行稳定的需要，在上述实施例中，侧梁的中部下凹形成用于安装所述摇枕的下凹部。实际上，其他应用环境中，侧梁保持平直结构，中部不下凹，也能实现三级悬挂的结构，只是摇枕以及上方的车身的重心都要升高。
[0057]当然，以上所述是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种转向架的构架，包括相互平行的两个侧梁和与所述侧梁中部连接的横梁，其特征在于，所述横梁的中部设有牵引销孔，所述横梁的上表面设有多个用于安装第二系悬挂的安装座。2.根据权利要求1所述的转向架的构架，其特征在于，所述构架为H形。3.根据权利要求1所述的转向架的构架，其特征在于，所述侧梁的中部下凹形成用于安装所述摇枕的下凹部。4.根据权利要求1所述的转向架的构架，其特征在于，所述牵引销孔上设有弹性套。5.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的转向架的构架，其特征在于，所述第二系悬挂包括多个叠层橡胶堆、空气弹簧或螺旋钢弹簧以及他们的任意组合。6.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的转向架的构架，其特征在于，每个所述侧梁的两端分别设有用于安装盘形制动单元的盘形制动安装座，每个所述侧梁下凹部的内侧分别设有用于安装踏面制动单元的踏面制动安装座。7.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的转向架的构架，其特征在于，所述侧梁的下凹部的左右方向的外侧设有用于安装抗蛇行减振器的抗蛇行减振器安装座。8.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的转向架的构架，其特征在于，每个所述侧梁的下凹部的前后方向的外侧分别设有用于安装转臂轴箱的定位转臂座。9.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的转向架的构架，其特征在于，所述侧梁为由钢板焊接成封闭箱体，包括钢板整体冲压成型的下盖板和上盖板，内部设有立板，所述侧梁端部采用钢管及锻铸件组焊而成。10.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的转向架的构架，其特征在于，所述横梁为由钢板焊接的箱形结构。11.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的转向架的构架，其特征在于，所述横梁的两侧设有电机吊座和齿轮箱吊座，所述电机吊座和齿轮箱吊座均为箱型焊接结构。12.根据权利要求4所述的转向架的构架，其特征在于，所述弹性套为叠层金属橡胶结构。
【文档编号】B61F5/52GK106004915SQ201610451146
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月21日
【发明人】张隶新, 秦成伟, 李得花, 曹舜, 陈经纬
【申请人】中车唐山机车车辆有限公司