一种轨道车辆铰接构架转向架

技术领域

本发明涉及转向架技术领域，特别涉及一种轨道车辆铰接构架转向架。

背景技术

现有使用转臂式轴箱定位的转向架，橡胶节点和转臂都布置在侧梁中部，由于转臂较长，转向架的轴距受到制约，使转向架无法通过减小轴距来减小转向架的整体质量和改善曲线通过性能，同时，传统转臂定位座布置在侧梁斜直段，在转向架运行过程中，会在转臂定位座和侧梁斜直段下盖板产生严重的应力集中，容易造成转臂定位座和侧梁断裂，在应力集中处产生疲劳裂纹。

传统整体构架式转向架无菱形变形，抗菱刚度大，能增强转向架的运行稳定性，即加强转向架高速运行时的蛇行稳定性，使转向架的运行速度较高，但所述整体构架式转向架的扭转刚度大，线路适应能力差，曲线通过能力差，对轨道的要求较高，传统的整体构架式转向架无法解决运行稳定性和曲线通过性之间的矛盾。

按照轴箱布置在轮对外侧和内侧的不同，转向架可分为外轴箱转向架和内轴箱转向架。相比外轴箱转向架，内轴箱转向架有自重小、簧下质量低、轮轨动力学作用力低、曲线通过能力强、牵引能源消耗低和噪音小等优点，能更好的满足铁路车辆经济性、环保性和轻量化要求。而我国目前高速转向架都为外轴箱转向架，还没有实际运营的高速内轴箱转向架。

根据我国铁路发展状况，研发一种经济性好、耗能小、速度高、高速运行稳定性好和线路适应能力强、曲线通过性好、扭转刚度低、轴距小的转向架有利于我国高速转向架的发展。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的高速转向架存在的扭转刚度大、簧下质量大、线路适应能力弱、曲线通过能力弱、轴距大、构架受力差等不足提供一种轨道车辆铰接构架转向架。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种轨道车辆铰接构架转向架，包含：

轮对，包含车轮；

轴箱定位装置，设于所述轮对内侧，包含一系弹簧、橡胶节点、一系垂向减振器，所述轴箱包含转臂，所述橡胶关节安装在转臂端部，所述转臂外置，即橡胶关节布置在铰接构架端部，所述一系弹簧连接于所述轴箱顶部；

铰接构架，设于所述轮对内侧，包含两个T型侧梁和一个纵向梁，所述两个T型侧梁的中心轴线重合，其中一个T型侧梁的圆筒伸入另一个T型侧梁的圆筒内部，两个所述圆筒间布置有两个具有一定横向跨距的轴承，采用两轴承能实现两T型侧梁间绕横轴的自由扭转，使两T型侧梁间的扭转刚度为零，所述纵向梁位于转向架中心并布置在所述T型侧梁的圆筒上,在所述T型侧梁端部布置有转臂定位座，所述橡胶关节通过所述转臂定位座与铰接构架相连，即所述转臂布置在所述转向架端部。

轴盘制动装置，设于所述铰接构架上。

二系悬挂装置，包含两个二系弹簧，所述二系弹簧设于所述T型侧梁下凹段的中心。

本发明所述的一种轨道车辆铰接构架转向架，所述轴箱定位装置布置在所述轮对内侧，所述转臂外置，橡胶节点和转臂定位座布置在铰接构架端部，能有效减小转向架的轴距、降低转向架的簧下质量和整体质量、增强转向架的曲线通过能力，避免转臂定位座和侧梁下盖板的应力集中，优化转臂定位座和侧梁的受力情况，所述铰接构架包含两个T型侧梁和一个纵向梁，所述铰接构架支撑在所述轮对内侧，能有效缩短车轴长度、进一步减小转向架的簧下质量和整体质量、改善曲线通过性能，使用所述铰接横梁能实现所述T型侧梁的相互自由点头扭转运动，实现铰接构架的扭转刚度为零，能增强转向架的均载能力，线路适应能力，从根本上解决传统转向架高速运行稳定性和曲线通过性之间的矛盾，所述铰接构架配合所述转臂定位装置，进一步增强转向架的曲线通过性和运行稳定性，提高车辆的运行速度；采用轴盘制动装置满足转向架高速运行时的制动要求，所述轴盘制动装置布置在转向架端部，能进一步减小转向架的轴距，充分利用内轴箱转向架内部的空间，使内轴箱转向架更加紧凑，空间上的使用更加合理；增加二系悬挂装置，即采用两系悬挂能有效改善转向架的垂向和横向性能，提高转向架的运行速度，满足转向架高速运行的要求。

优选的，所述车轴采用中空车轴，能进一步降低转向架的簧下质量。

优选的，所述一系弹簧包含叠层橡胶弹簧。

优选的，所述一系垂向减振器安装在所述轴箱侧壁。

所述T型侧梁两端连接所述轴箱定位装置，所述T型侧梁有一个横向布置的圆筒，所述圆筒布置在所述T型侧梁中部，呈T字型结构，所述两T型侧梁间有两个具有一定横向跨距的轴承，所述两个T型侧梁能利用所述两个轴承进行绕横轴的自由点头扭转运动，两T型侧梁间的扭转刚度为零。

所述铰接构架为整体构架，无菱形变形，但两T型侧梁又可以自由扭转，能提高转向架的均载能力、高速运行稳定性、曲线通过性和线路适应性，从根本上解决了传统转向架高速运行过程中蛇行稳定性和曲线通过性的矛盾。。

本发明利用轴承内外圈自由旋转的特性，实现两T型侧梁之间绕横轴的自由点头运动，同时利用轴承能承受轴向力和径向力的特性实现构架的整体性。

优选的，所述纵向梁安装在铰接构架侧梁的圆筒上，并布置于转向架中心，包含一块水平板、三块相互平行的垂直板和一块端板，所述水平板上布置有牵引拉杆，所述牵引拉杆采用单拉杆，所述三块垂直板上端与水平板相连，下端与T型侧梁的圆筒相连，所述两侧的垂直板外表面布置有横向止挡。

进一步优选的，所述轴盘制动装置布置四套，所述四套轴盘制动装置全部布置于转向架端部，有利于减小转向架的轴距，从而减小转向架的质量，进一步改善转向架的曲线通过性能。

优选的，所述纵向梁安装在铰接构架侧梁的圆筒上，并布置于转向架中心，所述纵向梁具有下凹段，呈鱼腹型结构，包含一块上盖板、三块与上盖板和T型侧梁的圆筒相连的垂直板，所述三块垂直板相互平行，另外还包括两块与上盖板与中间垂直板相连的端板，所述纵向梁在下凹斜直段布置有牵引拉杆，所述牵引拉杆采用单拉杆，在所述纵向梁两端布置有所述轴盘制动装置，在两侧的垂直向板上布置有横向止挡。

进一步优选的，所述轴盘制动装置布置六套，其中靠近车轮的四套布置在转向架端部，中间两套布置在所述纵向梁端部，能满足转向架更高速度的要求。

优选的，所述二系弹簧采用空气弹簧，所述空气弹簧性能优越，能增加转向架的垂向和横向性能。

优选的，所述T型侧梁上布置有横向减振器，所述T型侧梁外侧凸出一个外伸箱型梁，所述外伸箱型梁为箱型结构。在所述外伸箱型梁上布置有二系垂向减振器和抗蛇行减振器，所述外伸箱型梁偏离T型侧梁中心一定的纵向距离，便于在T型侧梁中部安装抗侧滚扭杆，所述抗侧滚扭杆可增加内轴箱转向架在高速运行时的抗侧滚能力。

所述抗侧滚扭杆布置在所述T型侧梁的圆筒中心，使抗侧滚扭杆不影响两个T型侧梁是自由扭转，能保证转向架同时拥有优越的抗侧滚能力、线路适应能力、曲线通过性和运行稳定性。

综上所述，与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.转向架采用内轴箱布置方式，减小了转向架的簧下质量和铰接构架的质量，从而能减小整个转向架的质量，使转向架的轮轨动力学作用力低、曲线通过能力强、牵引能源消耗低和噪音小。

2.转向架轴箱定位装置的转臂采用外置方式，即橡胶节点布置在所述T型侧梁端部，有利于减小转向架轴距、进一步减小铰接构架和转向架的质量、改善转向架的曲线通过性，同时能避免转臂定位座和侧梁下盖板的应力集中，优化了转臂定位座和侧梁的受力情况。

3.转向架的扭转刚度为零，转向架两个T型侧梁能绕横轴完全自由扭转，安装的抗侧滚扭杆不影响两个T型侧梁进行自由的点头扭转运动，能增强转向架的抗侧滚能力、均载能力，线路适应能力和运行稳定性，从根本上解决传统转向架运行稳定性和曲线通过性之间的矛盾，配合所述内轴箱布置方式和转臂外置的轴箱定位装置，进一步增加了转向架的曲线通过性和运行稳定性。

4.轴盘制动装置布置在转向架端部，有利于更进一步减小转向架轴距和充分利用内轴箱转向架内部的空间，使转向架更加紧凑。

5.增加所述二系弹簧，进一步优化了转向架的垂向和横向性能，提升了转向架的运行稳定性和运行平稳性。

附图说明

图1为实施例1中的一种轨道车辆铰接构架转向架的结构示意图；

图2为实施例1中的一种轨道车辆铰接构架转向架的俯视图；

图3为实施例1中的图2中的A处局部放大视图；

图4为实施例1中的铰接构架的结构示意图；

图5为实施例1中的T型侧梁的结构示意图；

图6为实施例1中的纵向梁的结构示意图；

图7为实施例1中的轴箱定位装置的结构示意图；

图8为实施例1中的轴箱定位装置的安装示意图一；

图9为实施例1中的轴箱定位装置的安装示意图二；

图10为实施例2中的一种轨道车辆铰接构架转向架的结构示意图；

图11为实施例2中的一种轨道车辆铰接构架转向架的俯视图；

图12为实施例2中的铰接构架的结构示意图；

图13为实施例2中的纵向梁的结构示意图。

图中标记：1-车轮，21-T型侧梁，22-纵向梁，23-外伸箱型梁，24-转臂定位座，25-轴承，3-轴箱，31-车轴，32-轴盘，41-一系弹簧，42-橡胶节点，43-一系垂向减振器，5-二系弹簧，6-牵引拉杆，71-横向止挡，72-抗蛇行减振器，73-二系垂向减振器，74-抗侧滚扭杆，75-二系横向减振器，76-轴盘制动装置。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

如图1-9所示，本发明提供了一种轨道车辆铰接构架转向架，包含：

轮对，包含车轮1和车轴31；

轴箱定位装置，设于所述轮对内侧，包含一系弹簧41、橡胶节点42、一系垂向减振器43，所述轴箱3包含转臂，所述橡胶节点42安装在转臂端部，所述转臂外置，即橡胶节点42布置在转向架端部，所述一系弹簧41连接于所述轴箱3顶部；

铰接构架，设于所述轮对内侧，包含两个T型侧梁21和一个纵向梁22，所述两个T型侧梁21的中心轴线重合，其中一个T型侧梁21的圆筒伸入另一个T型侧梁的圆筒内部，两个所述圆筒间布置有两个具有一定横向跨距的轴承25，采用两轴承25能实现两T型侧梁21间绕横轴的自由旋转，两个T型侧梁21间的扭转刚度为零；所述纵向梁22位于转向架中心并布置在所述T型侧梁21的圆筒上,在所述T型侧梁21端部布置有转臂定位座24，所述橡胶节点42通过所述转臂定位座24与铰接构架相连，即所述转臂布置在所述转向架端部；

制动装置，包含四套轴盘制动装置76，其中靠近车轮1的所述轴盘制动装置76吊挂在所述T型侧梁21端部，即转向架端部。

二系悬挂装置，所述二系悬挂装置包含两个二系弹簧5，所述二系弹簧5设于所述T型侧梁21下凹段的中心。

具体的，所述车轴31采用中空车轴，能进一步降低转向架的簧下质量；所述一系弹簧41包含叠层橡胶弹簧，提供所述轴箱定位装置的垂向定位；所述一系垂向减振器43安装在所述轴箱3侧壁，提供所述轴箱定位装置的减振阻尼；所述T型侧梁21两端连接所述轴箱定位装置，所述T型侧梁21有一个横向布置的圆筒，所述圆筒布置在所述T型侧梁21中部，呈T字型结构，所述两个T型侧梁21间有两个具有一定横向跨距的轴承25，所述两个T型侧梁21能利用轴承25进行绕横轴的自由点头扭转运动，使两个T型侧梁21间的扭转刚度为零。所述轴承25内外圈能自由旋转，实现两T型侧梁21之间绕横轴的自由点头运动，同时轴承25能承受轴向力和径向力，可以实现铰接构架的整体性。

所述每根车轴31上布置两套轴盘32，所述铰接构架上布置对应的两套轴盘制动装置76，靠近车轮1的所述轴盘制动装置76布置在转向架端部，有利于减小转向架的轴距，从而减小转向架的质量，改善转向架的曲线通过性能。

所述纵向梁22包含一块水平板、三块相互平行的垂直板和一块端板，所述水平板上布置有牵引拉杆6，所述牵引拉杆6采用单拉杆，结构简单，占用空间小，符合内轴箱转向架的特点，所述三块垂直板上端与水平板相连，下端与T型侧梁21的圆筒相连，所述两侧的垂直板外表面布置有横向止挡71，可以限制车体相对转向架的横移量。

所述二系弹簧5采用空气弹簧，所述空气弹簧性能优越，能增加转向架的垂向和横向性能。

所述T型侧梁21上布置有横向减振器75，所述T型侧梁21外侧凸出一个外伸箱型梁23，所述外伸箱型梁23上布置有二系垂向减振器73和抗蛇行减振器72，所述外伸箱型梁23偏离T型侧梁21中心一定的纵向距离，便于在T型侧梁21中部安装抗侧滚扭杆74，所述抗侧滚扭杆74可增加内轴箱转向架在高速运行时的抗侧滚能力。

所述抗侧滚扭杆74布置在所述T型侧梁21的中心，使抗侧滚扭杆74不影响两个T型侧梁21进行自由的点头运动，能保证转向架同时拥有优越的抗侧滚能力、线路适应能力、曲线通过性和运行稳定性。

本发明的一种轨道车辆铰接构架转向架，采用内轴箱布置方式，减小了转向架的簧下质量和铰接构架质量，从而能减小整个转向架的质量，使转向架的轮轨动力学作用力低、曲线通过能力强、牵引能源消耗低和噪音小；轴箱定位装置的转臂采用外置方式，即橡胶节点布置在所述T型侧梁端部，有利于减小转向架轴距、减小铰接构架和转向架的质量、改善转向架的曲线通过性，降低转向架整体质量，避免转臂定位座和侧梁下盖板的应力集中，优化了转臂定位座和侧梁的受力情况；转向架的扭转刚度为零，即转向架两个T型侧梁能绕横轴完全自由扭转，安装的抗侧滚扭杆不影响两个T型侧梁进行自由的点头运动，增强了转向架的抗侧滚能力、均载能力，线路适应能力和运行稳定性，从根本上解决了传统转向架运行稳定性和曲线通过性之间的矛盾，配合所述转臂外置的轴箱定位装置，进一步增加了转向架的曲线通过能力和运行速度；所述轴盘制动装置布置在转向架端部，有利于进一步减小转向架轴距病能充分利用内轴箱转向架内部的空间，使转向架更加紧凑；所述二系弹簧采用空气弹簧，配合所述转臂式轴箱定位装置和所述铰接构架，进一步优化了转向架的垂向和横向性能，能增加转向架的运行速度、曲线通过能力和高速运行稳定性。

实施例 2

本实施例所述的一种轨道车辆铰接构架转向架，其结构与实施例1大致相同，其不同之处在于：

如图10-12所示，所述每根车轴31上布置三套轴盘32，所述铰接构架上布置对应的三套轴盘制动装置76，其中靠近车轮1的两套轴盘制动装置76吊挂在转向架端部，中间一套轴盘制动装置76吊挂在所述纵向梁22端部，充分利用转向架内部的空间，使转向架更加紧凑。

所述纵向梁22具有下凹段，呈鱼腹型结构，包含一块上盖板、三块与上盖板和T型侧梁21圆筒相连的垂直板，所述三块垂直板相互平行，另外还包括两块与上盖板与中间垂直板相连的端板，所述纵向梁22在下凹段布置有牵引拉杆6，在两端布置有所述轴盘制动装置76，所述两侧的垂直板外表面布置有横向止挡71，所述纵向梁22设置下凹段，有利于纵向梁的受力，同时能为部分装置提供安装座。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在发明的保护范围之内。