专利名称：120km/h速度等级的B型地铁转向架的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及到地铁车辆的转向架领域，是120km/h速度等级的B型地铁转向 架(最大轴重为14t)，适用于120km/h速度等级的B型地铁车辆。
背景技术：
现有技术中，80km/h速度等级地铁车辆转向架技术在国内外已比较成熟。它们的 动力车转向架结构有其特点，都采用了高可靠性、轻量化、免维护、换件修的设计原则；均采 用电机全悬挂结构降低簧下重量来满足高速运行性能，并进行了大量的试验验证工作，其 安全可靠性得到了运行验证。80km/h速度等级的B型地铁的车辆在北京、天津等大城市广 泛采用。在国内，对于运行速度在120km/h速度等级的B型地铁转向架，国内运用的项目只 有本说明书采用的转向架，其余地铁转向架都在100km/h以下，因此国内的120km/h速度等 级的B型地铁转向架是处于起步阶段。国外有墨尔本地铁(最大轴重18. 5t)、哥本哈根DSB地铁(最大轴重22t)达到了 120km/h的最高运营速度，日本311系列、207系列、221系列直流电动车组达到了 120km/h 的最高运营速度，但都因为属于干线铁路的范畴，不在同一类别。现有技术中，对转向架的研究很多，例如陆海英(铁道车辆第41卷第6期2003年 6月)对《B型城市轨道交通车辆转向架设计研究》进行了综述；周睿(设计制造，2004年) 公开了《城轨B型车辆转向架方案设计》。影响转向架性能的因素是多方面的，不同的性能要求，又有不同的结构设计要求， 包括性能参数的设计，同时，不同的结构设计之间还存在相互之间的影响。因此，转向架作 为一个机车的重要组成部分，是一个复杂的多因素影响的系统。
发明内容
本发明要解决的问题就在于针对地铁车辆最高运营速度为120km/h，最高速度 可以达到135km/h，是国内运营速度最高的地铁转向架，车辆运行的安全性和运行的平稳性 必须得到满足，车辆在高速运行时的制动性能必须得到保障。本发明提供的120km/h速度等级的B型地铁转向架，包括构架(3)以及装设于 构架(3)上的两个轮对(1)、一系悬挂装置(2)、牵引装置(4)、横向悬挂装置(5)、二系悬 挂装置(6)、高度控制阀装置(7)、抗侧滚装置(8)、转向架的空气管路(9)、二系垂向减振 器(10)、基础制动装置(11)、转向架布线(12)、整体起吊装置(13)、电机齿轮箱驱动单元 (14)、电机的弹性悬挂结构、轮缘润滑装置(15)，其中一系悬挂装置中金属螺旋弹簧相对于 车轴中心线的偏置安装；抗侧滚装置中的抗侧滚扭力杆安装在车体的底架下；电机的弹性 悬挂结构采用圆锥橡胶四点弹性架悬方式；基础制动采用轮盘制动方式。一系悬挂装置(2)采用金属螺旋弹簧，因其性能稳定，不会发生橡胶弹簧的蠕变 和老化问题。为了使金属螺旋弹簧有大的静挠度，安装空间是一个关键，为解决安装空间问题，本发明将螺旋弹簧的中心线相对于车轴的中心线偏置了一个距离B(图3)，这样螺旋弹 簧的安装空间不再受到车辆中心的限制。轮对采用转臂定位方式，即一系垂向刚度主要是金属螺旋弹簧提供，横向和纵向 刚度主要由转臂定位关节提供。转臂定位关节影响很小，因此只要金属螺旋弹簧的刚度较 软，一系悬挂装置就有较低的垂向刚度。对于车辆的抗侧滚性能，本发明采用了车体底架下方悬挂的抗侧滚装置。由于车辆具有小的一系悬挂和二系悬挂刚度，车辆运行时侧滚振动会加大，为了 提高车辆抗侧滚的性能，将车辆的动态包络线限制在车辆的限界范围内，确保车辆不会与 其周围的设备发生接触和碰撞，因此本发明实施例中的转向架设置了抗侧滚装置。本发明的特点是将抗侧滚装置(8)的扭力杆(22)和轴承座(24)安装在车体底 架的下方，这样转向架的重量就减少100公斤左右，车辆的簧间重量减少，同时，抗侧滚扭 力杆的安装可以在落车前将其安装到车体的底架下方，安装操作的空间比较大；还有一个 好处是万一在抗侧滚扭力杆断裂的情况下，扭杆也不会脱落到轨道上从而引起车辆脱轨事 故。对于车辆的制动问题，由于车辆在满载情况下，车辆高速运行时实施紧急制动会 有很大的动能转化为热能，同时会发出刺耳的噪声，采用通常的踏面制动方式是不能满足 制动的要求。为了解决制动的热容量问题，本发明的实施例中的转向架采用轮盘制动的方 式。所谓轮盘制动，是在车轮的两侧(轮辐)安装制动盘，如图7中的车轮(32)的两侧安 装了制动盘(33)，两个盘的安装是通过螺栓紧固在车轮上的。制动器(即制动夹钳)安装 在转向架构架(3)的横梁上，每个车轮安装一套基础制动装置，共4套，其中的2套带有停 车制动功能呈斜对称的方式安装在构架上，从构架的侧梁处能用手动缓解装置(31)进行 缓解。轮盘制动方式不但能满足制动热容量的要求，而且能有效地降低运行的噪声，落 锤试验的测试表明最大可以将噪声的幅值减低8dB左右。根据本发明的实施例，可进行如下的优化。本发明的实施例中一系悬挂装置中采用金属螺旋弹簧(16)和在金属螺旋弹簧下 的橡胶垫(17)，同时采用一系垂向的减振器(20)用于衰减振动，减震器的一端与构架的端 部连接，一端与轴箱体连接。这样组合的结果能为车辆提供良好的性能。在二系悬挂装置(6)中采用了低横向刚度和低垂向刚度的空气弹簧，例如一系弹 簧的刚度为1000N/mm，二系弹簧的刚度为105N/mm。为提高车辆动力性能，采用了一系悬挂 (1)和二系悬挂装置(6) ；二系悬挂装置(6)采用了低横向刚度和低垂向刚度的空气弹簧， 构架(3)侧梁的中部呈凹字形，这样有利于降低车辆地板面的高度，这样解决了空气弹簧 的安装空间问题。对于电机的弹性悬挂结构，现有技术是通过圆形橡胶关节球结构，通过3点悬挂 在构架的安装座上。本发明实施例是采用了圆锥形橡胶结构的四点弹性悬挂装置，圆锥橡 胶关节(25)设置在构架(3)的电机安装座的两边，通过定位套(26)、压圈(27)和联接螺栓 (28)将电机安装到圆锥橡胶关节(25)上实现电机的弹性悬挂，每个电机共有4个悬挂点， 这种结构能有效地降低车辆运行时电机的垂向和横向振动加速度的幅值，从而降低构架的 电机安装座与横梁联接管处的应力，提高了转向架构架的强度。
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本发明通过选择转向架结构中的四个部位，并对其结构进行优化组合，实验结果 表明，能明显改善了整个转向架的性能，从而得到符合设计要求，适于高速B型地铁的转向架。
图1是本发明实施例的结构示意图，其中a为主视图，b为俯视图2是本发明实施例的左视结构示意图3是本发明实施例中一系悬挂的结构示意图4是本发明实施例中抗侧滚装置的结构示意图5是本发明实施例中电机弹性悬挂的结构示意 阅图6是本发明实施例中基础制动装置的结构示意图，其中a为主视图，b为俯视
图7是本发明实施例中基础制动装置制动轮盘的结构示意图。
图例说明
1、轮对2、一系悬挂
3、构架4、牵引装置
5、横向悬挂装置6、二系悬挂
7、高度控制阀装置8、抗侧滚装置
9、转向架空气管路10、二系垂向减振器
11、基础制动装置12、转向架布线
13、整体起吊装置14、电机齿轮箱驱动单元
15、轮缘润滑装置16、螺旋弹簧
17、一系橡胶垫18、调整垫
19、一系弹簧板20、一系垂向减振器
21、一系垂向止挡22、扭力杆
23、拉压杆24、轴承座
25、圆锥橡胶关节26、定位套
27、压圈28、联接螺栓
29、带停车制动功能的基础制动单元30、不带停车制动功能的基础制动单元
31、手动缓解装置32、车轮
33、制动盘
以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一-步详细说明。
具体实施例方式
如图1-2所示是本发明的高速转向架，它包括以及装设于构架3上的两个轮对1、 一系悬挂装置2、构架3、牵引装置4、横向悬挂装置5、二系悬挂装置6、高度控制阀装置7、 抗侧滚装置8、转向架的空气管路9、二系垂向减振器10、基础制动装置11、转向架布线12、 整体起吊装置13、电机齿轮箱驱动单元14、轮缘润滑装置15等部件组成。
构架为H形结构，横梁管采用钢管，侧梁用钢板焊接，整个构架焊 接后不需要进行 退火处理。一系悬挂装置如图3所示，设置在构架3和轴箱之间，轮对采用转臂定位的方式。 轴箱一端通过橡胶关节球轴承与构架相连，另外一端安装有一系金属螺旋弹簧16和橡胶 垫17。弹簧的位置相对与车轴的中心线有一个偏置距离B。为了对垂向振动进行有效的衰 减，一系设置了垂向减振器20。在一系弹簧失效的情况下，一系垂向止挡21能起到弹性悬 挂的作用，防止以外事故的发生。为了调节转向架的轴重和轮重，在一系弹簧上设置了调整 垫片18。抗侧滚装置如图4所示，本发明采用了车体底架下方悬挂的抗侧滚装置。由于车辆具有刚度小的一系悬挂和二系悬挂刚度，车辆的舒适度得到了提高，但 车辆运行时侧滚振动会加大，因此车辆设置了抗侧滚装置。本发明的特点是将抗侧滚装置8的扭力杆22和轴承座24安装在车体底架的下 方，这样转向架的重量就减少100公斤左右，车辆的簧间重量减少。抗侧滚扭力杆是一个由 弹簧钢制造的承受扭转作用的长直杆，两端设有扭臂，扭臂与扭力杆通过过盈配合实现连 接，扭力杆的两端设有轴承座，轴承座内由橡胶关节球轴承，因轴承座安装在车体上，从而 将整个扭力杆都悬挂在车体上。扭力杆的转臂通过拉压杆23与构架相连，当车体侧滚时， 由于扭臂两端的位移大小和方向都不同，因此扭力杆受到扭转的作用力，从而使扭力杆发 挥作用提供一个相反的作用力阻止车体的侧滚运动。扭力杆不会影响车体的沉浮运动。电机四点弹性悬挂的方式如图5所示，圆锥橡胶关节25设置在构架3的电机安装 座的两边，通过定位套26、压圈27和联接螺栓28将电机安装到圆锥橡胶关节25上实现电 机的弹性悬挂。定位套26的一端是嵌入电机座内的，承受剪切力，同时能实现电机在构架 上安装的精确定位。基础制动系统如图6所示，轮盘的结构如图7所示。如图7中的车轮32的两侧安 装了制动盘33，两个盘的安装是通过螺栓紧固在车轮上，构成了制动轮盘。制动器(即制动夹钳)安装在转向架构架3的横梁上，每个车轮对应位置安装一 套基础制动装置，共4套，其中的2套带有停车制动功能呈斜对称的方式安装在构架上，从 构架的侧梁处能用手动缓解装置31进行缓解。
权利要求
120km/h速度等级的B型地铁转向架，包括构架(3)以及装设于构架(3)上的两个轮对(1)、一系悬挂装置(2)、牵引装置(4)、横向悬挂装置(5)、二系悬挂装置(6)、高度控制阀装置(7)、抗侧滚装置(8)、转向架的空气管路(9)、二系垂向减振器(10)、基础制动装置(11)、转向架布线(12)、整体起吊装置(13)、电机齿轮箱驱动单元(14)、电机的弹性悬挂结构、轮缘润滑装置(15)，其特征在于其中的一系悬挂装置中金属螺旋弹簧相对于车轴中心线的偏置安装；抗侧滚装置中的抗侧滚扭力杆安装在车体的底架下；电机的弹性悬挂结构采用圆锥橡胶四点弹性架悬方式；基础制动采用轮盘制动方式。
2.根据权利要求1所述的B型地铁转向架，其特征在于在一系悬挂中设置垂向的减振 器(20)，减震器的一端与构架的端部连接，一端与轴箱体连接。
3.根据权利要求1所述的B型地铁转向架，其特征在于在二系悬挂装置(6)中采用了 低横向刚度和低垂向刚度的空气弹簧，构架(3)侧梁的中部呈凹字形。
4.根据权利要求1所述的B型地铁转向架，其特征在于圆锥形橡胶四点弹性悬挂方式 是圆锥橡胶关节(25)设置在构架(3)的电机安装座的两边，通过定位套(26)、压圈(27)和 联接螺栓(28)将电机安装到圆锥橡胶关节(25)上实现电机的弹性悬挂，每个电机共有4 个悬挂点。
全文摘要
本发明主要涉及到120km/h速度等级的B型地铁转向架(最大轴重为14t)，适用于120km/h速度等级的B型地铁车辆的转向架。本发明提供的120km/h速度等级的B型地铁转向架，包括构架(3)等，其中一系悬挂装置中金属螺旋弹簧相对于车轴中心线的偏置安装；抗侧滚装置中的抗侧滚扭力杆安装在车体的底架下；电机的弹性悬挂结构采用圆锥橡胶四点弹性架悬方式；基础制动采用轮盘制动方式。本发明通过选择转向架结构中的四个部位，并对其结构进行优化组合，实验结果表明，能明显改善了整个转向架的性能，从而得到符合设计要求，适于高速B型地铁的转向架。
文档编号B61F5/02GK101823494SQ200910258659
公开日2010年9月8日 申请日期2009年12月9日 优先权日2009年12月9日
发明者傅成骏, 周建斌, 易兴利, 曾艳梅, 朱向阳, 李冠军, 段华东, 申长宏, 罗华军, 罗彦云, 蔡超, 贺世忠, 陈喜红, 陶功安 申请人:南车株洲电力机车有限公司