专利名称：全旁承承载式铁道货车转向架的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及铁道货车转向架，具体地指一种全旁承承载式铁道货车转向架。
背景技术：
铁道货车转向架是铁道货车的关键性部件，其基本上包括两个侧架组成和一个摇 枕组成这三大件式结构，侧架组成的两端导框通过轴箱承载鞍安装在前后轮对组成上，摇 枕组成的两端则通过两组中央弹簧悬挂装置安装在侧架组成的中央方框内。两组中央弹簧 悬挂装置用于承担摇枕组成的载荷。摇枕组成的中央设置有下心盘，摇枕组成的两侧设置 有下旁承，它们分别与铁道货车车体底部的上心盘和上旁承相配合，用于承载车体的重量。早期的车体承载结构是由摇枕组成中央的下心盘全部承担车体的载重，而摇枕组 成两侧的下旁承仅起辅助支承定位作用。其后为了提高铁道货车的空车临界速度，又发展 成为以下心盘为主要承载部件、下旁承为辅助承载部件的结构。上下旁承之间的摩擦力可 为空车时转向架的回转提供适当的摩擦阻力矩，以满足铁道货车提速的要求。上述下心盘全承载方式和下心盘与下旁承共同承载方式一般统称为心盘承载方 式。心盘承载方式转向架的优点是车体通过曲线时其转向架转向灵活，而车体通过扭曲线 路时其轮重均载性好。但其缺点是车体垂直载荷由车体中心直接作用于摇枕组成的中央， 再由摇枕组成传至两边侧架组成的中央方框，导致摇枕组成产生的弯矩大，摇枕组成横截 面大，自重相应增大，制造成本相应增高，并且心盘承载车辆在侧滚振动时的平稳性较差。 如何有效消除摇枕组成所产生的巨大弯矩，同时保证车辆通过曲线的良好性能和提高铁道 车辆运行平稳性，对提速铁道货车具有重要的现实意义。
发明内容本实用新型的目的就是要提供一种自重轻、受力状况合理、能够具有良好通过曲 线性能和保持车辆侧滚振动平稳的全旁承承载式铁道货车转向架，以满足当前铁道货车大 幅提速的需要。为实现上述目的，本实用新型所设计的全旁承承载式铁道货车转向架，包括前后 轮对组成、两个侧架组成、一个摇枕组成和两组中央弹簧悬挂装置，所述侧架组成的两端导 框承放在所述轮对组成的轴箱承载鞍上，所述摇枕组成的两端安装在所述中央弹簧悬挂装 置上，所述中央弹簧悬挂装置承放在所述侧架组成的中央方框内。其特殊之处在于所述摇 枕组成的中央设置有与车体的圆柱式上心盘旋转配合的中心导向孔，用于传递车体的纵横 向力。所述摇枕组成的两端对应于中央弹簧悬挂装置的上方设置有下旁承安装孔，所述下 旁承安装孔内设置与车体两侧的上旁承相配合的下旁承，用于传递车体的垂直载荷。本实用新型将车体的垂直载荷通过上旁承直接传递给下旁承，然后由下旁承传递 给摇枕组成，再由摇枕组成传递给安装在侧架组成中央方框内的中央弹簧悬挂装置。这样， 摇枕组成仅承受下旁承和中央弹簧悬挂装置的压力，而不产生由车体垂直载荷引起的弯 矩，从而可以大幅减轻摇枕组成的重量，并提高摇枕组成的可靠性。[0008]进一步地，所述下旁承为空重两级摩擦式结构，它包括呈套装配合关系的旁承内 座和旁承外套，所述旁承内座的上部设置有旁承内座压块，所述旁承内座压块的顶部设置 有重载摩擦板。所述旁承外套的顶部设置有空载摩擦板。所述空载摩擦板的摩擦系数μk 和重载摩擦板的摩擦系数μ ζ满足如下数学关系μ k > μ ζ。所述旁承内座和旁承外套之 间设置有用于控制两者垂向位置关系的弹性元件，所述弹性元件的力学性能使空载摩擦板 和重载摩擦板满足如下位置关系在空车状态下空载摩擦板的水平位置高于重载摩擦板的 水平位置，在重车状态下空载摩擦板的水平位置与重载摩擦板的水平位置齐平。本实用新型通过设置不等高的空载摩擦板和重载摩擦板将下旁承的支承结构分 为两级，并通过弹性元件限定空载摩擦板和重载摩擦板的位置关系。这样，在空车状态下， 由空载摩擦板支承车体的全部重量，此时下旁承呈弹性状态，为车体的第三系弹性悬挂系 统。由于设计空载摩擦板的摩擦系数较大和空车静挠度加大(有第三系弹性)，因此既可提 高空载时的临界速度，又可提高空车轮重减载的安全性。而在重车状态下，空载摩擦板被压 缩至与重载摩擦板等高，由空载摩擦板和重载摩擦板共同支承车体的全部重量，此时下旁 承呈刚性状态，消除了车体侧滚游间，增大了车辆侧滚振动时的平稳性；同时由于设计重载 摩擦板的摩擦系数较小，保证重车状态有较好的通过曲线能力。综上所述，本实用新型具有如下优点其一，由于摇枕组成的中心导向孔只承受车 体的纵、横向力，而摇枕组成承受车体垂直载荷的弯矩近乎为零，因此可以大幅降低摇枕组 成的重量，进而大幅减轻转向架的自重，降低转向架的制造与检修成本。同时，旁承承载消 除了车体侧滚游动间隙，在运行过程中能够保持车辆侧滚振动的平稳。其二，将下旁承的承 载结构分为空重两级后，其在空载状态下可以由较大的摩擦系数的空载摩擦板产生较大的 摩擦力矩，提高车体的临界速度；而在重载状态下可以由较小摩擦系数的重载摩擦板减小 过大的旁承摩擦力矩，进而减轻车体过曲线时对轮轨的横向力，使重车具有较好的曲线通 过性能，满足时速120km/h铁道货车设计的需要。
图1为一种全旁承承载式铁道货车转向架的结构示意图；图2为图1中的摇枕组成与车体的圆柱式上心盘和上旁承的配合关系示意图；图3为图1中的下旁承的立体结构示意图；图4为图3中的弹性元件采用锥筒形橡胶层的下旁承的剖视结构示意图；图5为图3中的弹性元件采用螺旋复位弹簧的下旁承的剖视结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述如图1 2所示，本实用新型的全旁承承载式铁道货车转向架，包括前后轮对组成 11、两个侧架组成12、一个摇枕组成15和两组中央弹簧悬挂装置14。侧架组成12的两端 导框承放在轮对组成11的轴箱承载鞍上，摇枕组成15的两端安装在中央弹簧悬挂装置14 上，中央弹簧悬挂装置14承放在侧架组成12的中央方框内。在摇枕组成15的中央加工有 中心导向孔15a，中心导向孔15a内设置有弹性橡胶套和/或抗磨损衬套，可以有效缓解车 体扭转对转向架的恶性影响，减少部件磨耗，延长使用寿命。车体的圆柱式上心盘16插入在中心导向孔15a中，使整个转向架可绕车体的圆柱式上心盘16转动，车体的纵、横向力则 通过圆柱式上心盘16传递给摇枕组成15。在摇枕组成15的两端对应于中央弹簧悬挂装置 14的上方加工有下旁承安装孔15b，下旁承安装孔15b内装配有下旁承13，下旁承13与车 体两侧的上旁承17相配合，将车体的垂直载荷传递给摇枕组成15，再传递给中央弹簧悬挂 装置14，且在摇枕组成15上不产生垂直载荷弯矩。如图3 5所示，下旁承13采用空重两级摩擦式结构，它具有一个位于中间的旁 承内座6和一个套装在旁承内座6外周并可上下移动的旁承外套4。旁承内座6的上部安 装有旁承内座压块2，旁承内座压块2的顶部安装有重载摩擦板1。旁承外套4的顶部安装 有空载摩擦板3。在旁承内座6和旁承外套4之间安装有用于控制两者上下位置关系的弹 性元件5，弹性元件5的力学性能应使空载摩擦板3和重载摩擦板1满足如下位置关系在 空车状态下空载摩擦板3的水平位置高于重载摩擦板1的水平位置(图4 5中标示出了 两者的高度差h)，在重车状态下空载摩擦板3的水平位置与重载摩擦板1的水平位置齐平。 同时，空载摩擦板3的摩擦系数μ k和重载摩擦板1的摩擦系数μ ζ应满足如下数学关系 Uk> μζ。一般而言，重载摩擦板1可以选用高分子材料制成，其不仅具有较小的摩擦系 数，而且具有极好的减摩耐磨性能，适于重车承载的需要；而空载摩擦板3可以采用高分子 材料中的改性尼龙材料制成，其不仅具有较大的摩擦系数，而且具有极佳的耐磨抗蚀性能， 可减轻对上旁承17的磨损，方便检修和更换，有效降低使用成本。本领域技术人员对上述弹性元件5控制的高度差h、空载摩擦板3的摩擦系数μ k 以及重载摩擦板ι的摩擦系数μ z等参数的选值范围，可依据车辆空载和重载运行的需要 进行设计或调整。在实际制造时，下旁承13可以采用如下两种结构形式其一是旁承内座 6的外壁和旁承外套4的内壁呈锥筒形结构，弹性元件5是设置在旁承内座6的外壁和旁承 外套4的内壁之间并与它们硫化成一体的锥筒形橡胶层(图4中的结构)。由于锥筒形橡 胶层的剪切弹性大于其压缩弹性，因此由旁承内座6、旁承外套4和弹性元件5构成的弹性 体具有较小垂向刚度和较大的径向刚度，易于对空载摩擦板3和重载摩擦板1进行准确定 位。其二是旁承内座6的外壁和旁承外套4的内壁呈直筒形滑动配合结构，弹性元件5是 设置在旁承内座6的凸台和旁承外套4的凸缘之间的螺旋复位弹簧(图5中的结构)。螺 旋复位弹簧结构简单、加工容易、安装和更换方便，同样适合于对空载摩擦板3和重载摩擦 板1进行准确定位。下旁承13的工作原理如下在空车状态下，空载摩擦板3高于重载摩擦板1，即两 者存在高度差h。此时上旁承17仅仅压在空载摩擦板3上，由于车体自重压缩下旁承13的 弹性体产生的挠度小于上述高度差h，故下旁承13在空车时呈弹性状态，成为车体的第三 系弹性悬挂系统。又由于空载摩擦板3的摩擦系数μk较大，可以确保铁道货车转向架在空 车时有较高的临界速度。而当车体载荷增加至重车状态时，空载摩擦板3被向下压缩至与 重载摩擦板1齐平，即两者的高度差h为零。此时上旁承17同时压在空载摩擦板3和重载 摩擦板1上，由于车体自重和载重压缩下旁承13的弹性体产生的挠度等于甚至超过上述高 度差h，故下旁承13在重车时转变为刚性支承状态，大部分车体载荷由重载摩擦板1承担。 由于重载摩擦板1的摩擦系数μζ较小，可以确保铁道货车转向架在重车时有较好的曲线 通过性能。
权利要求一种全旁承承载式铁道货车转向架，包括前后轮对组成(11)、两个侧架组成(12)、一个摇枕组成(15)和两组中央弹簧悬挂装置(14)，所述侧架组成(12)的两端导框承放在所述轮对组成(11)的轴箱承载鞍上，所述摇枕组成(15)的两端安装在所述中央弹簧悬挂装置(14)上，所述中央弹簧悬挂装置(14)承放在所述侧架组成(12)的中央方框内，其特征在于所述摇枕组成(15)的中央设置有与车体的圆柱式上心盘(16)转动配合的中心导向孔(15a)，用于传递车体的纵、横向力；所述摇枕组成(15)的两端对应于中央弹簧悬挂装置(14)的上方设置有下旁承安装孔(15b)，所述下旁承安装孔(15b)内设置与车体两侧的上旁承(17)相配合的下旁承(13)，用于传递车体的垂直载荷。
2.根据权利要求1所述的全旁承承载式铁道货车转向架，其特征在于所述中心导向 孔(15a)内设置有弹性橡胶套和/或抗磨损衬套。
3.根据权利要求1或2所述的全旁承承载式铁道货车转向架，其特征在于所述下旁 承(13)为空重两级摩擦式结构，它包括呈套装配合关系的旁承内座(6)和旁承外套(4)， 所述旁承内座(6)的上部设置有旁承内座压块(2)，所述旁承内座压块(2)的顶部设置有 重载摩擦板(1)；所述旁承外套(4)的顶部设置有空载摩擦板(3)；所述空载摩擦板(3)的 摩擦系数Pk和重载摩擦板(1)的摩擦系数μ z满足如下数学关系Pk > μ z;所述旁承内 座(6)和旁承外套(4)之间设置有用于控制两者垂向位置关系的弹性元件(5)，所述弹性 元件(5)的力学性能使空载摩擦板(3)和重载摩擦板(1)满足如下位置关系在空车状态 下空载摩擦板(3)的水平位置高于重载摩擦板(1)的水平位置，在重车状态下空载摩擦板 (3)的水平位置与重载摩擦板(1)的水平位置齐平。
4.根据权利要求3所述的全旁承承载式铁道货车转向架，其特征在于所述旁承内座 (6)的外壁和旁承外套(4)的内壁呈锥筒形结构，所述弹性元件(5)是设置在旁承内座(6) 的外壁和旁承外套(4)的内壁之间并与它们硫化成一体的锥筒形橡胶层。
5.根据权利要求3所述的全旁承承载式铁道货车转向架，其特征在于所述旁承内座 (6)的外壁和旁承外套(4)的内壁呈直筒形滑动配合结构，所述弹性元件(5)是设置在旁承 内座(6)的凸台和旁承外套(4)的凸缘之间的螺旋复位弹簧。
专利摘要一种全旁承承载式铁道货车转向架，包括前后轮对组成、两个侧架组成、一个摇枕组成和两组中央弹簧悬挂装置。摇枕组成的中央设置有与车体的圆柱式上心盘旋转配合的中心导向孔，用于传递车体的纵、横向力。摇枕组成的两端对应于中央弹簧悬挂装置的上方设置有下旁承安装孔，下旁承安装孔内设置与车体两侧的上旁承相对应的下旁承，用于传递车体的垂直载荷。下旁承为空重两级摩擦式结构，具有由弹性元件控制不等高布置的空载摩擦板和重载摩擦板，在空车状态下空载摩擦板的水平位置高于重载摩擦板，在重车状态下空载摩擦板的水平位置与重载摩擦板齐平。其自重轻、受力合理、车辆侧滚振动的平稳性好，空载时具有较高的临界速度，重载时具有较好的曲线通过能力。
文档编号B61F5/14GK201712619SQ201020196280
公开日2011年1月19日 申请日期2010年5月14日 优先权日2010年5月14日
发明者孙明道, 宫万禄, 徐勇, 李永江, 王宝磊, 罗辉, 肖光毅 申请人:南车长江车辆有限公司