一种悬挂系统以及铁路货运车走行装置

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其是一种悬挂系统以及铁路货运车走行装置。

背景技术

铁路运输具有环保、安全、成本低等多种特点，但传统结构铁路货车的走行装置存在减振性能差、噪音大、使用寿命低等特点。特别是用于运载某些高价值货物(如小汽车、数控机床、机械设备、精密仪器等)的铁路货车，运输过程中轮轨间的高频振动可能会引起运载货物共振进而造成损坏。

产生高频振动的主要原因是传统铁路货车走行装置的线路动力学性能差，局部位置横向、垂向的刚度过大，导致铁路货车在通过曲线时往往在双轨间发生频繁的往复运动，进而产生高频振动。此外，轨道线路的不平顺也会直接影响车辆在垂向空间发生振动。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种悬挂系统以及铁路货运车走行装置。通过改进悬挂系统及具备该悬挂系统的走行装置增加了车辆横向和垂向的缓冲阻尼，减小轨道对车轮的冲击，消除了车身的共振现象。为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明提供了一种悬挂系统，包括：

垂向弹簧，根据车辆的装载特性预制刚度以缓解来自车体的垂向负荷，其两端连接悬挂吊架一端，悬挂吊架另一端用于通过吊架座与车体连接，垂向弹簧底部通过连接垫片与轮对连接；

横向减振器，布置于车体与轮对间，其与垂向弹簧垂直设置，并且一端连接车体，另一端与连接垫片固定连接，为轮对提供横向阻尼。

作为进一步的实现方式，所述横向减振器采用密封腔式油压减振器。

作为进一步的实现方式，所述连接垫片底部通过法兰凸台结构与轮对端部的轴箱嵌合，以为横向减振器提供防脱出功能。

作为进一步的实现方式，所述悬挂吊架两端连接车体与垂向弹簧，通过偏转产生摩擦力以提供阻尼。

作为进一步的实现方式，所述悬挂吊架两端设有圆销，圆销两端与设于悬挂吊架上的滑块固定连接，滑块与悬挂吊架之间具有间隙以便于发生摩擦，悬挂吊架一端通过圆销悬挂在垂向弹簧端部，另一端通过圆销与吊架座转动连接。

第二方面，本发明提供了一种铁路货运车走行装置，包括轮对、轮对导框、吊架座以及如第一方面所述的悬挂系统。

作为进一步的实现方式，所述轮对由车轮、轮轴和轴箱组成；所述轮轴两端各固定一个车轮，所述轴箱通过压装的方式固定在所述轮轴端部，所述轴箱的顶部接口与如上任一项所述的悬挂系统连接。

作为进一步的实现方式，所述轮对导框包括导框板和轴箱托架，所述导框板布置于所述轮轴两侧，且其顶部焊接在车体地板上，底部通过所述轴箱托架连接，轴箱托架设于轴箱底部。

作为进一步的实现方式，各所述导框板配备防护板，所述防护板呈U型，且卡在导框板顶端后，防护板的两端焊接在车体底架纵梁上，防护板主体受力部分与所述导框板密贴但不连接。

作为进一步的实现方式，所述导框板靠近轮轴一侧安装磨耗板，磨耗板位于导框板和轴箱之间。

上述本发明的有益效果如下：

1.本发明当车辆垂向振动时，垂向弹簧能够缓解来自车体的垂向负荷；当走行装置通过弯道并受到较大横向轮轨力时，横向减振器通过压缩或拉伸的方式提供横向阻尼。增加的横向和垂向的缓冲阻尼可减小轨道对车轮的冲击，消除车身的共振现象，最大程度减少铁路运输对货物造成的损伤。

2.本发明通过增加车辆在横向和垂向的缓冲阻尼可提升铁路货车走行装置的使用寿命，特别是车轮的使用寿命，减少车轮长期高频振动产生的疲劳缺陷和踏面损伤，降低噪音，降低车辆的维保成本。

3.本发明导框板布置于轮轴两侧，且其顶部焊接在车体地板上，底部通过轴箱托架连接，防止车辆在起吊或复轨工况下轮对脱出轮对导框。

4.本发明导框板配备防护板，防护板两端焊接在车体底架纵梁上，主体受力部分与导框板密贴但不焊接，能够防止车辆通过小半径曲线线路时导框板因变形量较大导致的焊缝开裂。

5.本发明导框板与轮轴之间设有由耐磨材料制成的磨耗板。当车辆行驶于小半径曲线线路时，轴箱与耐磨材料制成的磨耗板发生挤压和摩擦，起到横向限位功能。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例中铁路货运车走行装置整体结构示意图；

图2为本发明实施例中铁路货运车走行装置侧视图；

图3为本发明实施例中的轮对示意图；

图4为本发明实施例中的轮对导框示意图；

图5为本发明实施例中的悬挂系统示意图；

图6为本发明实施例中的悬挂系统侧视图；

图7为本发明实施例中局部结构俯视图；

图8为本发明实施例中悬挂吊架的结构示意图；

图9为本发明实施例中铁路货运车走行装置整体结构轴测示意图。

图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意。

其中：1、轮对；2、轮对导框；3、悬挂系统；4、吊架座；5、车轮；6、轮轴；7、轴箱；8、导框板；9、轴箱托架；10、磨耗板；11、防护板；12、悬挂吊架；13、滑块；14、垂向弹簧；15、连接垫片；16、横向减振器；17、安装座。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

实施例一

本发明的一种典型的实施方式中，参考图1-图9所示，一种悬挂系统，包括垂向弹簧14和横向减振器16。

垂向弹簧14，根据车辆的装载特性预制刚度以缓解来自车体的垂向负荷，垂向弹簧14两端滑动连接悬挂吊架12，底部中间位置安装有连接垫片15，并通过连接垫片15与轮对1连接。如图5和图6所示，连接垫片15顶部与垂向弹簧中间位置固定连接，连接垫片15底部通过法兰凸台结构嵌入轴箱7，轴箱7设于轮轴的端部，以使得连接垫片15与轴箱7内壁密切贴合，通过法兰凸台结构可以在连接垫片15与轴箱7产生相对运动趋势的情况下形成较大摩擦力，使得车辆行驶过程中，连接垫片15始终通过法兰凸台结构与轴箱7嵌合，从而具有抗磨耗和防脱出的功能。

横向减振器16，布置于车体与轮对1之间，用于为轮对1提供横向阻尼，横向减振器16一端与连接垫片15连接，连接垫片端部设有连接接口，通过连接接口与横向减振器16端部固定连接，横向减振器16直接作用于连接垫片15，因此连接垫片15为横向减振器16提供了连接接口和防脱出功能。

当车辆垂向振动时，垂向弹簧14能够缓解来自车体的垂向负荷。横向减振器16一端与连接垫片15连接，一端与焊接在车体结构的安装座17连接，横向减振器与垂向弹簧14垂直设置。当走行装置通过弯道并受到较大横向轮轨力时，横向减振器16可以通过压缩或拉伸的方式提供横向阻尼。

本实施例增加的横向和垂向的缓冲阻尼可减小轨道对车轮的冲击，消除车身的共振现象，最大程度减少铁路运输对货物造成的损伤。不仅可以提升车辆整体的动力学性能，而且还可提升车辆通过曲线的能力和直线运行的抗蛇行运动能力。

本实施例的横向减振器16采用密封腔式油压减振器。可以理解的是，在其他一些实施例中也可以其他种类的减震器，只要具备减振功能，即可满足要求。

本实施例的悬挂吊架12一端连接车体吊架座4，另一端连接垂向弹簧14，悬挂吊架12在车辆行驶时，通过偏转产生摩擦力以提供阻尼。

具体的，每个悬挂吊架12包括两个架体，两个架体位于垂向弹簧14端部的两侧并且两端均通过圆销连接，圆销抵接垂向弹簧14端部，以实现悬挂吊架12一端挂在垂向弹簧端部，圆销两端设有滑块，并且滑块嵌入在悬挂吊架12的架体端部，滑块13与架体之间具有空隙，以便于实现在车辆发生摆动时，滑块能够与悬挂吊架12发生摩擦，提供阻尼，起到缓冲作用。

可以理解的是，悬挂吊架12远离垂向弹簧14的一端与吊架座4底部通过圆销连接。吊架座4顶部与车体结构焊接。发生摆动时悬挂吊架与滑块相互摩擦，提供阻尼，起到缓冲作用。每组悬挂吊架12通过圆销与垂向弹簧14配合，垂向弹簧端部设有凸起，以防止悬挂吊架12的圆销脱离垂向弹簧。

实施例二

本实施例提供了一种铁路货运车走行装置，包括轮对1、轮对导框2、吊架座4以及如实施例一所述的悬挂系统3，如图1和图2所示。本实施例的走行装置主要应用于轴重不大于20t的单轴铁路货车，结构重量约1.5t。

应用时轮对1放置于铁轨，即轮对的两个车轮5放置于轨面上，轮对1承载车辆的全部重量和负荷，传送牵引和制动的扭力，确保车轮5与轨面的附着力，同时减轻和吸收车辆在行驶时的振动和冲击力；轮对导框2与吊架座4和车体结构连接。车体与轮对1通过悬挂系统3连接。悬挂系统3可以为轮对1提供限位和缓冲，保证了车辆通过弯道的安全性和直线运行的稳定性。

垂向弹簧14起到连接悬挂吊架12与车轮5的作用，用于缓解来自车体的垂向负荷；横向减振器16为车辆提供了横向阻尼；悬挂吊架12在车辆过弯时通过偏转产生较大的摩擦力，提供阻尼。

具体的，如图3所示，轮对1由车轮5、轮轴6和轴箱7组成。轮轴6两端各固定一个车轮5，轴箱7通过压装的方式固定在轮轴6端部，其顶部接口与悬挂系统3连接，其中，轴向顶部设有凹槽，用于与连接垫片底部的法兰凸台结构嵌合。

轮对导框2根据车辆运行时轮对1与车体的几何关系在二者接触位置设置了一定横向和纵向间隙，既保证了运行安全性，又起到横向、纵向限位的作用，对轮对1潜在横向位移起到限制功能。

轮对导框2设于车轮5外侧，具体设置在轴箱与车轮5之间，轮对导框2包括两片导框板8和轴箱托架9，两片导框板8布置于轮轴6两侧，同时也位置轴箱7两侧，且其顶部焊接在车体地板上，底部通过轴箱托架9连接，轴箱托架9位于轴箱下方，用于支撑轴箱7，具体用于防止车辆在起吊或复轨工况下轮对1脱出轮对导框2。

两片导框板8靠近顶部的内侧卡接了一个防护板11，防护板11呈U型，其卡住导框板8后，两端部朝向导框板8外侧，防护板11两端焊接在车体底架纵梁上，防护板11主体受力部分与导框板8密贴但不焊接。能够防止车辆通过小半径曲线线路时导框板8因变形量较大导致的焊缝开裂，因此防护板11具有限制导框板8变形量的作用，从而有效的保护导框板8。

如图7所示，两片导框板8相互靠近一侧安装有磨耗板10，磨耗板10由耐磨材料制成，当车辆行驶于小半径曲线线路时，轴箱7与耐磨材料制成的磨耗板10发生挤压和摩擦，起到横向限位功能。当车辆行驶在较小半径曲线轨道时，轮对轴箱7与轮对导框的挤压可以为车辆提供横向阻尼，缓解轮对因离心力而导致的行驶偏离。

如图9所示，本实施例的走行装置使用状态示意图。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。