一种动力转向架及轨道车辆

技术领域

本申请涉及转向架技术领域，具体涉及一种动力转向架及轨道车辆。

背景技术

铁路客车是完成客运任务的重要技术装备，不仅要求能乘坐更多的旅客，以完成繁重的旅客运输任务，而且还与乘坐旅客的安全、舒适、快捷息息相关。而转向架是客车关键部件之一，直接关系到旅客的安全性、舒适性。转向架主要包括提供骨架支撑的构架、提供纵向转动的轮对、为轮对提供动力的动力装置、为轮对提供制动力的制动装置、减振吸能的悬挂装置、提供牵引传动力的牵引装置。

传统转向架中，牵引装置大都设置于构架装置的底部，牵引利用率较低，难以保证车辆高速牵引效能；且由于牵引装置的结构以及连接方式的不合理，难以满足牵引拉杆的横向冲击对转向架带来的影响；常规的横向止挡采用一级弹性加一级刚性的结构，车辆会在横向窜动时发生异音，且一级弹性压缩后直接接触二级刚性结构会产生一定的异音和磨损；传统的结构中缺乏对齿轮箱的保护，当齿轮箱发生倒转动或者发生机械故障时候，安全鼻与齿轮箱吊座会造成刚性碰撞，对整体构架产生较大的冲击。

发明内容

为了解决上述技术缺陷之一，本申请实施例中一方面提供了一种动力转向架，包括构架装置，构架装置包括两条相互平行的侧梁结构，两条侧梁结构的中部之间连接有两根相互平行的横梁结构，两条横梁结构之间安装有牵引装置，牵引装置包括牵引梁以及两个牵引拉杆，两个牵引拉杆的一端分别连接于牵引梁的两侧，两个牵引拉杆的另一端分别与该侧的横梁结构相连，侧梁结构的中部安装有悬挂装置，所述横梁结构的上表面安装有两个第一牵引电机吊座，所述第一牵引电机吊座靠近所述牵引装置的一侧为内凹的大曲线截面设置，所述所述横梁结构的上表面还安装有齿轮箱吊座。

进一步地，两条横梁结构上均对应该侧的牵引拉杆安装有牵引拉杆连接件，横梁结构上开设有平行于侧梁结构方向的贯穿孔，牵引拉杆连接件通过贯穿孔贯穿式焊接于横梁结构上，且牵引拉杆连接件与横梁结构的焊接处形成环形焊缝，牵引拉杆连接件朝向牵引装置的一侧为开放设置，牵引拉杆的另一端穿过牵引拉杆连接件开放设置的一侧后与牵引拉杆连接件的另一侧焊接，且牵引拉杆与牵引拉杆连接件的焊接处形成环形焊缝。

进一步地，构架装置还包括两根纵梁，两根纵梁分别设置于牵引梁两端部外，纵梁上正对牵引梁端部一侧安装有垂直挡板，垂直挡板上安装有横向止挡装置，横向止挡装置包括顶板、中间层以及止挡底座，止挡底座安装于垂直挡板上。

进一步地，中间层设置于止挡底座内，为中间层为弹性材料，中间层的底部向上凹陷、与止挡底座形成缓冲空间，中间层的顶部向下凹陷，顶板底部向下凸起并嵌设在中间层的顶部凹陷内。

进一步地，侧梁结构的两端分别连接有吊装装置，吊装装置包括平行于横梁结构设置的制动夹钳安装孔，制动装置通过制动夹钳安装孔与构架装置连接，制动夹钳安装孔的一端通过阶梯型接口与侧梁结构的端部焊接，制动夹钳安装孔的另一端上方设置有吊装安装点。

进一步地，牵引梁的两端分别开设有凸型容纳腔，两个凸型容纳腔关于牵引梁的对称中心中心对称，凸型容纳腔两侧的凹陷上设有贯穿牵引梁的安装孔，牵引拉杆的一端通过安装孔安装于凸型容纳腔中部的凹陷内。

本申请实施例中的另一方面提供了一种轨道车辆，包括上述的任一一种动力转向架，两条横梁结构的外侧分别设置有轮对装置，轮对装置安装于侧梁结构上，侧梁结构两端对应轮对装置处安装有制动装置，横梁结构上安装有驱动装置，驱动装置包括牵引电机，牵引电机安装于横梁结构上且位于所述横梁结构与轮对装置之间。

进一步地，牵引电机朝向横梁结构的一侧延伸有四个弹性节点，四个弹性节点分为上下两组，牵引电机通过四个弹性节点与横梁结构连接，弹性节点包括浇筑于牵引电机壳体上的钢制外套，钢制外套内镶嵌有环形弹性材料。

进一步地，横梁结构的下表面安装有两个分别对应第一牵引电机吊座的第二牵引电机吊座，四个弹性节点分别通过两个第一牵引电机吊座以及两个第二牵引电机吊座连接于横梁结构的上表面以及横梁结构的下表面。

进一步地，驱动装置还包括齿轮箱，齿轮箱上安装有连接杆，连接杆的一端与齿轮箱底部相连，连接杆的另一端与齿轮箱吊座相连，齿轮箱上位于齿轮箱吊座下方设置有安全托，安全托顶部设置有弹性凸起，牵引电机的输出端与齿轮箱的输入端传动相连，齿轮箱的输出端与轮对装置传动相连。

采用本申请实施例中提供的一种动力转向架及轨道车辆，打破常规在将牵引装置设置于构架装置底部的设计，将牵引装置安装于两条横梁结构之间，采用高定位的牵引梁和贯穿横梁结构的双牵引拉杆结构，高点定位的牵引梁可以很好的提升牵引利用率，保证车辆高速牵引效能。同时配置了与之配套的双牵引拉杆，牵引拉杆贯穿于构架装置中央，采用稳定的焊接联系牵引拉杆结构，保证了牵引装置结构在运行过程中稳定可靠，降低牵引拉的横向冲击所带来的影响。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种动力转向架的俯视图；

图2为本申请实施例提供的构架装置的立体图；

图3为本申请实施例提供的构架装置的俯视图

图4为本申请实施例提供的构架装置的仰视图；

图5为本申请实施例提供的牵引装置的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的牵引梁的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的横向止挡装置的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的横向止挡装置的剖面图；

图9为本申请实施例提供的牵引电机的结构示意图；

图10为本申请实施例提供的牵引电机与第一牵引电机吊座的安装示意图；

图11为本申请实施例提供的第一牵引电机吊座的结构示意图；

图12为本申请实施例提供的齿轮箱的结构示意图；

图13为本申请实施例提供的吊装装置的结构示意图；

其中，10为构架装置、101为侧梁结构、102为横梁结构、103为牵引拉杆连接件、104为纵梁、105为垂直挡板、106为第一牵引电机吊座、107为第二牵引电机吊座、108为齿轮箱吊座、20为牵引装置，201为牵引梁、202为牵引拉杆、203为凸型容纳腔、30为轮对装置、40为制动装置、50为驱动装置、501为牵引电机、502为弹性节点、503为钢制外套、504为环形弹性材料、505为齿轮箱、506为连接杆、507为安全托、508为弹性凸起、60为悬挂装置、601为壳体、602为横向减振器、70为横向止挡装置、701为顶板、702为中间层、703为止挡底座、704为缓冲空间、80为吊装装置、801为制动夹钳安装座、802为阶梯型接口、803为吊装安装点。

具体实施方式

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-13对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在实现本申请的过程中，发明人发现，传统转向架中，牵引装置大都设置于构架装置的底部，牵引利用率较低，难以保证车辆高速牵引效能；且由于牵引装置的结构以及连接方式的不合理，难以满足牵引拉杆的横向冲击对转向架带来的影响；常规的横向止挡采用一级弹性加一级刚性的结构，车辆会在横向窜动时发生异音，且一级弹性压缩后直接接触二级刚性结构会产生一定的异音和磨损；传统的结构中缺乏对齿轮箱的保护，当齿轮箱发生倒转动或者发生机械故障时候，安全鼻与齿轮箱吊座会造成刚性碰撞，对整体构架产生较大的冲击。

针对上述问题，本申请实施例中提供了一种动力转向架，如图1-图4所示，包括构架装置10，为整个动力转向架提供整个骨架上的支撑，构架装置10包括两条相互平行的侧梁结构101，两条侧梁结构101的中部之间连接有两根相互平行的横梁结构102，两条横梁结构102之间安装有牵引装置20，为整个动力转向架提供牵引传动力，如图5所示，牵引装置20包括牵引梁201以及两个关于牵引梁201的对称中心中心对称的牵引拉杆202，两个牵引拉杆202的一端分别连接于牵引梁201的两侧，两个牵引拉杆202的另一端分别与该侧的横梁结构102相连，侧梁结构101的中部安装有悬挂装置60，为整个动力转向架提供减振吸能作用。

区别于传统转向架中将牵引装置设置于构架装置底部的设计，本申请实施例中，将牵引装置20安装于两条横梁结构102之间，采用高定位的牵引梁201和贯穿横梁结构102的双牵引拉杆202结构，高点定位的牵引梁201可以很好的提升牵引利用率，保证车辆高速牵引效能。同时配置了与之配套的双牵引拉杆202，牵引拉杆202贯穿于构架装置10中央，采用稳定的焊接联系牵引拉杆202结构。

作为一种优选的方案，如图2所示，两条横梁结构102上均对应该侧的牵引拉杆202安装有牵引拉杆连接件103，横梁结构102上开设有平行于侧梁结构101方向的贯穿孔，牵引拉杆连接件103通过贯穿孔贯穿式焊接于横梁结构102上，且牵引拉杆连接件103与横梁结构102的焊接处形成两条环形焊缝，两条环形焊缝分别位于横梁结构102的两侧，牵引拉杆连接件103朝向牵引装置20的一侧为开放设置，牵引拉杆连接件103背向牵引装置20的一侧为封闭设置，牵引拉杆202的另一端穿过牵引拉杆连接件103开放设置的一侧后与牵引拉杆连接件103封闭设置的一侧焊接，且牵引拉杆202与牵引拉杆连接件103的焊接处形成第三条环形焊缝。

牵引拉杆202与牵引拉杆连接件103之间，采用焊接的固定安装方式，可以很好的避免牵引连接方式的不稳定，保证了牵引装置50结构在运行过程中稳定可靠，降低牵引拉杆202的横向冲击所带来的影响；并在焊接处形成三条环形焊缝组成，进一步增加了连接结构的稳定性；牵引拉杆连接件103敞开式非密闭的结构设计，方便牵引拉杆202的连接安装，还便于及时发现并清理牵引拉杆202内部的污渍和水滴，有效控制腐蚀。

具体的，如图5所示，牵引梁201呈弓字型设计，弓字型牵引梁设计更加符合仿生学设计理念，两端采用对称的结构布置，在受力方面较为均匀，受力合理，整体的布置保证了结构的整体强度，牵引梁201的两端分别安装有垂直于牵引梁501的牵引拉杆202，两个牵引拉杆202关于牵引梁201的对称中心中心对称，在转向架运行的过程中，双牵引拉杆202的设计保证了整套牵引装置20结构的稳定可靠。

作为一种优选的方案，如图2、图7所示，构架装置10还包括两根纵梁104，每根纵梁104两端分别贯穿两根横梁结构102，且纵梁104与横梁结构102之间形成多条环形焊缝，两根纵梁104分别设置于牵引梁201两端部外，为牵引装置20预留一定的安装空间和活动间隙，纵梁104上正对牵引梁201端部一侧安装有垂直挡板105，垂直挡板105上安装有横向止挡装置70，负责限制车辆横向的窜动，横向止挡装置70包括顶板701、中间层702以及止挡底座703，止挡底座703安装于垂直挡板105上。

传统转向架构架本体中，纵梁与横梁之间采用骑座式的接口模式，接触处半包于横梁处，焊缝长度较短，整体强度较差，而本实施例中的纵梁104采用整体包于横梁结构102的焊缝，整圈焊缝，且与横梁结构102的连接处有着多条环形焊缝，保证了结构的整体强度，贯穿式的纵梁104结构，保持了安装组装便捷性的特点，灵活的焊接方式和多条环形焊缝的配属，很好的保证了整体纵梁104结构的连接强度。纵梁104和横梁结构102共同构成了“口”字型的整体结构，使得构架装置10在运行的过程中更加稳定可靠。整体纵梁的结构为总体转向架提供强有力的骨架支撑。

作为一种优选的方案，如图8所示，中间层702设置于止挡底座703内，为中间层702为弹性材料，中间层702的底部向上凹陷、与止挡底座703形成缓冲空间704，中间层702的顶部向下凹陷，中间层702的两个凹陷呈漏斗状设置，顶板701底部向下凸起并嵌设在中间层702的顶部凹陷内，具体的中间层702可谓小脚材质。

本申请采用横向止挡装置70，其包括三级横向止挡，当车辆发生横向移动时，顶板701带动中间层702压向止挡底座703，在此过程中中间层702包含顶部向下凹陷的上半部分发生弹性形变，提供第一次止挡力，形成一级横向止挡；顶板701继续向止挡底座703下压，中间层702包含底部向上凹陷的下半部分也发生弹性形变，且向缓冲空间704内挤压，提供第二次止挡力，形成二级横向止挡；顶板701继续向止挡底座703下压，直至中间层702的中部与止挡底座703抵接，止挡底座703对中间层702反弹，提供第三次止挡力，形成三级横向止挡。结束横向止挡后，中间层702弹性恢复至原状，带动顶板701恢复至初始状态。

一方面，采用仿生漏斗式设计的中间层702，保证横向压缩时，车辆不会发生异音(同时保证抑制横向窜动)，与常规的一级弹性+一级刚性的横向止档结构不同，避免了当第一级弹性压缩后直接接触第二级刚性结构所发生一定的异音和磨损，增加了一级弹性减振功能，保证了车辆良好的舒适性能；另一方面，漏斗式设计的中间层702，不仅颠覆了常规用的二级横向止档的概念，且能够很好的保证在横向止档受到压缩的过程中，一级与二级横向止档很好的传递横向阻尼力，同时缓冲空间704的设计可以保证在受到压缩的过程中，中间层702不会与止挡底座703长时间接触，可以在结束止挡后实现自由分离。

需要理解的是，类似与上述横向止挡装置70的三级止挡设计，也可应用于本实施例中的其他止挡装置中。

作为一种优选的方案，如图13所示，侧梁结构101的两端分别连接有吊装装置80，吊装装置80包括平行于横梁结构102设置的制动夹钳安装座801，制动装置40通过制动夹钳安装座801与构架装置10连接，制动夹钳安装座801的一端通过阶梯型接口802与侧梁结构101的端部焊接，制动夹钳安装座801的另一端上方设置有吊装安装点803。

吊装装置80具有三种功能，如图13吊装装置结构示意图所示，吊装装置80中吊装安装点803提供吊装解决孔，在整个转向架或者构架装置传输过程中提供吊装安装点803，整个转向架或者构架提升的过程中，使用此吊装安装点803可以保证整个转向架或者构架平稳吊装；吊装装置30中制动夹钳安装座801提供制动夹钳安装接口；吊装装置80中阶梯型接口802，负责与侧梁结构101的端部焊接焊接，其独特的阶梯型焊接接口，很好的保证了在焊接过程中接触处有着焊接垫板。三种功能整合在一个吊装安装结构中，实现了多种功能的叠加以及自由转换，将三种功能整合到一个吊装装置中，不仅能够节省转向架上的安装空间，减少一定的零部件数量，降低成本和安装工作量，同时还使得整个转向架布局更加紧凑、合理。

作为一种优选的方案，牵引梁201的两端分别开设有凸型容纳腔203，两个凸型容纳腔203关于牵引梁201的对称中心中心对称，凸型容纳腔203两侧的凹陷上设有贯穿牵引梁201的安装孔，牵引拉杆202的一端通过安装孔安装于凸型容纳腔203中部的凹陷内。

在牵引梁201与牵引拉杆202的连接节点处，本方案采用更加稳定节点连接方式，采用凸型容纳腔203结构，凸型容纳腔203中部的凹陷将牵引拉杆202的一端包裹，采用大包围、大壁厚的结构设计，保证了牵引拉杆202在牵引车辆的过程中能够承受复杂载荷冲击的约束。同时牵引梁201中与牵引拉杆202的安装接口采用垂直于牵引梁201中心对称的布置方式，进一步增加了整体结构的在受力的过程中的稳定性。

作为一种优选的方案，如图3所示，侧梁结构101的中部为下凹设置，为悬挂装置60的安装提供一定的空间，且为实现车体低地板结构提供了条件，横梁结构102与侧梁结构101下凹的中部位于同一水平面。

本申请实施例中还提供了一种轨道车辆，包括上述方案中任一一种动力转向架，在两条横梁结构102的外侧分别设置有轮对装置30，为整个轨道车辆提供纵向转动，轮对装置30安装于侧梁结构上101，侧梁结构101两端对应轮对装置30处安装有制动装置40，为轮对装置30提供制动力，横梁结构102上安装有驱动装置50，用于为轮对装置30提供动力，如图9、图10所示，驱动装置50包括牵引电机501，牵引电机501安装于横梁结构102与轮对装置30之间，牵引电机501朝向横梁结构102的一侧延伸有四个弹性节点502，四个弹性节点502中上方两个为一组、下方两个为另一组，牵引电机501通过四个弹性节点502与横梁结构102连接，弹性节点502包括浇筑于牵引电机501壳体上的钢制外套503，钢制外套503内镶嵌有环形弹性材料504，环形弹性材料内横向套设有连接件，连接件通过螺栓结构分别与横梁结构102上的吊装座连接，具体的，环形弹性材料504可为橡胶件。

不同于传统转向架中牵引电机采用刚性连接的安装方式，本实施例采用更加灵活的弹性节点悬置结构，采用橡胶弹性节点装置，实现三个方向的弹性阻尼，有效控制横向(摩擦力)、纵向(弹力)、垂向(弹力)三个方向的自由振动和约束，在整个转向架运行的过程中，刚性连接会降低连接处的可靠性，采用弹性连接能保证整体转向架运行的稳定性。

需要理解的是，类似与上述弹性节点502的弹性连接结构，也可应用于本实施例中其他需要减振的零部件连接中。

作为一种优选的方案，如图11所示，横梁结构102的上表面安装有两个第一牵引电机吊座106，如图4所示，横梁结构102的下表面安装有两个第二牵引电机吊座107，四个弹性节点502分别通过两个第一牵引电机吊座106以及两个第二牵引电机吊座107连接于横梁结构102的上表面以及横梁结构102的下表面，第一牵引电机吊座106背对于牵引电机501的一侧为内凹的大曲线截面设置。

结合上述方案中的弹性节点502，本实施例还设置了与其相适应的配置大曲线截面的第一牵引电机吊座106，第一牵引电机吊座106的底面与横梁结构102的上表面采用全包式焊接结构，提升本身连接强度；大曲线的截面除了很好的保证与横梁结构102的上表面焊接的接触面积，还可以保证电机安装孔的端部也具有大截面，保证了连接孔在受力过程中连接基座的稳定。

作为一种优选的方案，如图12所示，驱动装置50还包括齿轮箱505，横梁结构102上表面还安装有齿轮箱吊座108，齿轮箱505上安装有连接杆506，连接杆506的一端与齿轮箱505底部相连，连接杆506的另一端与齿轮箱吊座108相连，齿轮箱505上位于齿轮箱吊座108下方设置有安全托507，安全托507顶部设置有弹性凸起508，牵引电机501的输出端与齿轮箱505的输入端传动相连，齿轮箱505的输出端与轮对装置30传动相连。

具体的，弹性凸起508为在齿轮箱505的安全托507(金属)上硫化的一个弹性橡胶节点，当齿轮箱505发生倒转动或者发生机械故障时候，安全托507的端部安全鼻与齿轮箱吊座108之间只是弹性的碰撞而非刚性的碰撞，橡胶阻尼力可以保证不会因为齿轮箱倒转对整体构架产生较大的冲击。

本申请实施例中提供的一种动力转向架及轨道车辆，采用高定位的牵引梁和贯穿横梁结构的双牵引拉杆结构，提升牵引利用率，保证车辆高速牵引效能；牵引拉杆与牵引拉杆连接件相配合，在焊接处形成三条环形焊缝组成，使牵引装置的连接稳定可靠；牵引拉杆连接件采用敞开式非密闭的结构设计，便于安装的同时还能够随时进行清理；创造性的设计了三级横向止挡装置，保证横向压缩时，车辆不会发生异音，避免一定程度的磨损，同时还能够提升减阵功能，保证了车辆良好的舒适性能，漏斗式设计的中间层能够避免中间层在受到压缩的过程中与止挡底座长时间接触，且能够在横向压缩解除时快速实现分离自由；牵引电机的安装采用四点式弹性节点装置连接，实现三个方向的弹性阻尼，有效控制横向、纵向、垂向三个方向的自由振动和约束，保证整体转向架运行的稳定性；大曲线截面设计的牵引电机吊座，保证牵引电机安装的接触面积；齿轮箱上采用弹性凸起，保证不会因为齿轮箱倒转对整体构架产生较大的冲击。本申请提供的一种动力转向架，结构新颖，布局紧凑、合理，整体强度高，具有很强的实用性。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。