转向架一系悬挂装置及轨道车辆的制作方法

本发明涉及一种转向架一系悬挂装置及轨道车辆。

背景技术：

1、轨道车辆转向架是通过一系悬挂结构和轴箱体，向轮对和构架施加垂向、横向和纵向的定位的刚性结构。为了提高轨道车辆的临界速度、保证高速运行时的平稳和稳定性能，相应地，一系悬挂装置必须具有较大的横向刚度、纵向刚度，以及提供适合挠度的垂向刚度。

2、目前，轨道车辆一系悬挂装置有拉板式、定位转臂式、双拉杆式、导柱定位等。这些定位方式应用于高速轨道车辆时，存在着如下问题：一、垂向刚度偏大、以及侧梁相对较高的结构布局问题，从而导致在高速运行时易产生较大的振动，对于轴箱体和转向架构架的自身结构强度要求较高，并且会增加转向架的自重，降低了载重。同时，转向架下部检修作业空间狭小，不便于检修维护作业。二、导柱定位式或采用干摩擦副进行定位的悬挂系统，其垂向动态变形承受能力较小，横纵向刚度不易保证。同时，存在摩擦件磨耗后，车辆性能下降，维护周期短、费用较高等问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种转向架一系悬挂装置，该一系悬挂装置不仅能够调整横、纵、垂三向刚度，提高车辆承载能力延长轴箱系统使用寿命，还能有效地降低轮轨磨耗、抑制转向架蛇行运动和侧滚运动，在提高车辆运行临界速度的前提下实现运行平稳和稳定性能的运行动力学性能要求。本发明的另一个目的在于提供一种轨道车辆，该轨道车辆包括上述一系悬挂装置。

2、本发明采用如下技术方案实现上述目的。

3、一方面，本发明提供一种转向架一系悬挂装置，包括构架、悬挂单元和轴箱；所述构架位于所述轴箱的上方；所述轴箱上设置有承台，用于固定所述悬挂单元；所述悬挂单元包括螺旋弹簧、定位结构和刚度调节部件；所述螺旋弹簧固定于所述构架和轴箱的承台之间；所述定位结构位于所述螺旋弹簧内，所述定位结构设置有内腔；所述刚度调节部件设置于所述内腔内，用于调节所述轴箱的横向刚度和纵向刚度。

4、在本发明中，一系悬挂装置包括构架、悬挂单元和轴箱。悬挂单元可以根据需要设置多个，优选为两个。两个悬挂单元可以对称设置于轴箱的两侧承台上。现有条件下的悬挂单元未考虑空车和有载荷的不同，从而使得在两种不同的载荷工况下横、纵、垂三向刚度值的设计是相同的，这就导致了悬挂单元中部件容易出现磨损的问题，降低了整个装置的使用寿命。发明人意外地发现，通过将悬挂单元设置螺旋的钢弹簧，同时还设置定位结构和刚度调节部件，这样可以采用将螺旋式的钢弹簧和刚度调节部件相结合的定位方式，在既可以利用钢弹簧的结构特点的同时还能利用刚度调节部件对横、纵向刚度范围进行调节，能够充分地满足轨道车辆高速运行的要求，同时空车时确保实现较小的垂向刚度，重车时实现相对较大的垂向刚度，进而能够适应空重载荷比差异大的高速轨道车辆。

5、根据本发明的转向架一系悬挂装置，优选地，所述构架包括构架本体、第一安装座和减振器安装座；

6、所述第一安装座设置于所述构架本体的下方，用于安装所述悬挂单元；

7、所述减振器安装座沿所述轴箱的垂向中心线对称设置于所述构架本体的外侧，并位于所述第一安装座的上方，用于连接一系垂向减振器。

8、根据本发明的转向架一系悬挂装置，优选地，还包括一系垂向减振器，其固接于所述减振器安装座和所述轴箱之间。

9、根据本发明的转向架一系悬挂装置，优选地，所述刚度调节部件为叠层橡胶堆。

10、在本发明中，刚度调节部件设置为弹性部件，其可以为叠层橡胶堆、人字形橡胶堆、空心螺旋橡胶堆、锥形橡胶堆；优选设置为叠层橡胶堆或空心螺旋橡胶堆；更优选为叠层橡胶堆。根据本发明的一个具体的实施方式，刚度调节部件设置为叠层橡胶堆，其设置为多层金属与橡胶硫化一体的叠层橡胶堆。这样的结构对于横、纵向刚度调整范围较大，有效解决轨道车辆一系悬挂在不同载荷工况下各项刚度匹配，并且提高了转向架的临界速度，还能够合理分配悬挂装置的承载重量，从而减小钢弹簧的应力水平，避免钢弹簧的疲劳破坏，延长使用寿命。

11、根据本发明的转向架一系悬挂装置，优选地，所述定位结构包括上定位座和下定位座；

12、所述上定位座的一端与所述第一安装座固接，另一端穿过所述刚度调节部件与所述下定位座固接；

13、所述下定位座的下端与所述轴箱的承台相连。

14、本发明中，采用了无摩擦副定位的定位结构，上、下定位座相配合，这样的定位结构能够解决摩擦副磨耗后带来的间隙问题。

15、根据本发明的转向架一系悬挂装置，优选地，所述上定位座包括上引导销、引导体和上支撑部；所述上支撑部套设在所述上引导销上，并位于所述螺旋弹簧的顶部；所述引导体垂直设置于所述上引导销的下方；所述上引导销远离所述引导体的一部分设置在所述第一安装座内。

16、在本发明中，上定位座可以设置为锥面t字结构，其上引导销可以为圆盘形结构，其远离引导体的一部分设置在第一安装座内。上支撑部套设在上引导销上，并位于螺旋弹簧的顶部，上支撑部的横剖面的长度和螺旋弹簧的横剖面的长度相同。引导体垂直设置于上引导销的下方，其外部为锥面，内部设置有锥形的空腔结构，这种非实心的结构能够减轻自身承重。空腔下端设置有螺纹孔，引导体穿过刚度调节部件，可以通过螺栓连接的方式将引导体和下定位座连接。

17、根据本发明的转向架一系悬挂装置，优选地，还包括隔离垫片，其套设在所述上引导销上，并位于所述上支撑部和第一安装座之间。

18、在本发明中，还设置隔离垫片，其可以设置为非金属绝缘材质，这样能够减弱螺旋弹簧的应力水平。

19、根据本发明的转向架一系悬挂装置，优选地，所述下定位座包括下定位座本体、下引导销、下支撑部、卡座和卡簧；

20、所述下定位座本体内设置有所述内腔；

21、所述卡座设置在所述内腔的上部；所述卡簧设置为将所述刚度调节部件固定在所述卡座上；所述下引导销设置在所述内腔的下方，并与所述轴箱的承台相连；所述下支撑部套设在所述下引导销上，并位于所述螺旋弹簧的底部。

22、在本发明中，下定位座可以设置为筒型空腔结构，刚度调节部件可以水平设置在下定位座的空腔内。

23、根据本发明的转向架一系悬挂装置，优选地，还包括缓冲垫，其套设于所述下引导销上，并位于所述下支撑部和所述轴箱的承台之间。

24、在本发明中，还设置有缓冲垫，其能够提供一系悬挂装置的纵向刚度、横向刚度和垂向刚度，减弱转向架轮对运行时的低频振动，保证转向架高速运行时的稳定性和平稳性。同时降低钢弹簧的应力水平，提高钢弹簧的疲劳寿命。

25、另一方面，本发明还提供一种轨道车辆，优选地，包括如上所述的转向架一系悬挂装置。当转向架一系悬挂装置的结构优化后，相应地，提高了轨道车辆的运行稳定性和承载能力。

26、本发明的转向架一系悬挂装置采用螺旋式的钢弹簧和刚度调节部件相结合的定位方式，除利用钢弹簧的结构特点外还能利用刚度调节部件对横、纵向刚度范围进行调节，能够充分地满足轨道车辆高速运行的要求，同时空车时确保实现较小的垂向刚度，重车时实现相对较大的垂向刚度，进而能够适应空重载荷比差异大的高速轨道车辆。此外，还能有效地降低轮轨磨耗、抑制转向架蛇行运动和侧滚运动，在提高车辆运行临界速度的前提下实现运行平稳和稳定性能的运行动力学性能要求。