CN102476642A

CN102476642A - 一种铁路车辆转向架和铁路车辆

Info

Publication number: CN102476642A
Application number: CN2010105573228A
Authority: CN
Inventors: 邢书明; 刘振明; 穆凤军; 祝震; 邵文东; 许善超
Original assignee: Qiqihar Railway Rolling Stock Co Ltd
Current assignee: CRRC Qiqihar Rolling Stock Co Ltd
Priority date: 2010-11-22
Filing date: 2010-11-22
Publication date: 2012-05-30

Abstract

本发明提供一种铁路车辆转向架和铁路车辆。该铁路车辆转向架将现有技术一系悬挂减振装置中的一个斜楔设置分解成一个斜楔和一个摩擦板组成的两个零件，其中，所述摩擦板组成包括组成立面和设置在所述组成立面上的柱体两个部分，所述摩擦板组成的组成立面同轴箱磨耗板接触，所述摩擦板组成的柱体的端面同斜楔立面接触。这样，把减振阻尼作用的摩擦面由原来的斜楔立面与轴箱磨耗板之间转移到摩擦板组成的组成立面与轴箱磨耗板之间，消除了现有铁路车辆转向架的一系悬挂装置中斜楔上、下运动时的附加旋转运动，彻底消除了现有技术中斜楔立面和轴箱磨耗板的弧状磨耗现象，提高了减振装置的稳定性和使用寿命周期。

Description

一种铁路车辆转向架和铁路车辆

技术领域

本发明涉及铁路车辆制造技术，尤其涉及一种铁路车辆转向架和铁路车辆。

背景技术

铁路车辆转向架是一个承担货物重量和车体自重同时还引导铁路车辆在直线轨道上高速运行和在曲线轨道上转向运行的重要部件。它的结构和技术参数往往就决定了铁路货车的动力学性能。

图1是现有技术中广泛应用于铁路车辆的刚性构架式(或准构架式)转向架。如图1所示，这类转向架包括：沿轨道前后(列车运行方向为前)布置的两组轮对1，每组轮对的两个车轮均由一穿过其中心的车轴固接在一起，其在每组轮对两侧各设有一轮对轴承111，侧架(或构架)2则设置在位于轮对轴承上的同侧的轴箱11之上。刚性构架式或准构架式转向架一般都设轴箱一系悬挂装置a和二系悬挂装置b。一系悬挂装置a位于轮对1与侧架2之间，二系悬挂装置b位于侧架2与车体或摇枕3之间。

图2A是现有的刚性构架式(或准构架式)转向架一系悬挂装置结构图。如图2A所示，轴箱一系悬挂装置由轴箱11两侧的承载弹簧、斜楔21、侧架导框斜面磨耗板23和一轴箱磨耗板12组成。其中，轴箱承载弹簧包括同轴心线设置的内圆弹簧22和外圆弹簧24，斜楔21设置在轴箱后侧的承载弹簧中自由高稍大一些的内圆弹簧22上，其斜面与对应的侧架导框斜面磨耗板23接触，该斜面的相对面即斜楔立面与位于轴箱11后侧的轴箱磨耗板12接触。在这里，轴箱弹簧主要起到垂直和横向弹性约束的作用，斜楔21斜面与侧架导框斜面磨耗板23的接触面和斜楔21立面与轴箱磨耗板12的接触面所产生的摩擦阻尼起到吸收来自轮轨之间垂向振动能量的作用。当铁路车辆在轨道上运行时，由于轨道的垂直和水平不平顺激扰形成一个典型的随机振动***。在这一随机振动***中，轮对1和轴箱11是簧下部件，而侧架2和承载在其上的车体及货物是簧上部件，簧上部件相对簧下部件作垂向和横向随机振动。即在振动过程中，斜楔21与内圆弹簧22以及位于轴箱11后侧的轴箱磨耗板12和侧架导框斜面磨耗板23共同组成摩擦减振装置，斜楔立面相对于轴箱磨耗板12上、下运动，在这一摩擦接触面间产生摩擦力，该摩擦力就是衰减振动的阻尼力。

图2B是斜楔向下运动时的受力平衡图，图2C是斜楔向上运动时的受力平衡图。请同时参照图2A、图2B和图2C，当斜楔上、下运动时，斜楔受到内圆弹簧22垂直向上的弹性支持力P、在弹性支持力P作用下斜楔21斜面与侧架导框斜面磨耗板23间产生的法向反力N1、在弹性支持力P作用下斜楔21立面与轴箱磨耗板12间产生的水平法向反力N，以及，由该力在斜楔21立面与轴箱磨耗板12的摩擦面间产生摩擦力F，其中，当斜楔向下运动时摩擦力F的方向沿斜楔立面向上(见图2B)，当斜楔向上运动时摩擦力F的方向沿斜楔立面向下(见图2C)。以上各力组成一个平衡汇交力系。但由图2B和图2C可以看出，摩擦力F到汇交点O的距离L值较大，从而形成一个使斜楔21顺时针或逆时针旋转运动的力矩M，

M＝±FL；

因此，在动态振动过程中，该力矩的存在引起弹性支持力P作用在斜楔21立面与轴箱磨耗板12间产生的法向反力N的作用点沿斜楔21的立面上下移动，以平衡斜楔21的旋转运动。也就是说，斜楔21是在作上、下平移且同时附加旋转的一种复合运动。这种复合运动将会引起斜楔21的立面和与之接触的轴箱磨耗板12的弧状磨耗d，如图2D所示。这种磨耗状态使该减振装置的摩擦阻尼变得极不稳定，同时还可能把簧下振动刚性地传给车体，引起车体垂向振动加速度以及轮轨间垂向动作用力加大。这种不稳定的磨耗状态加快了磨耗件的到限速度，严重时还会导至减振装置失效。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷，本发明提供一种铁路车辆转向架和铁路车辆。

本发明提供一种铁路车辆转向架，包括两组轮对、设置在轮对轴承上的轴箱，以及设置在同侧的两个轴箱上的侧架，所述侧架包括侧架内导框、侧架外导框和侧架导框斜面磨耗板，所述轴箱包括轴箱承载弹簧和位于两侧的轴箱磨耗板。在所述轴箱承载弹簧上、且所述轴箱的一轴箱磨耗板与所述侧架的侧架导框斜面磨耗板之间设置有一斜楔，所述斜楔的斜面与所述侧架导框斜面磨耗板接触，所述斜楔的斜面的相对面设置有一斜楔立面；在所述斜楔立面与所述轴箱磨耗板之间设置有一摩擦板组成，所述摩擦板组成包括一组成立面，以及设置在所述组成立面上的柱体；所述柱体穿过所述侧架内导框上的通孔，且所述柱体的一端面与所述斜楔立面接触。

本发明还提供一种铁路车辆，包括上述的铁路车辆转向架，以及设置在所述铁路车辆转向架上的车体。

本发明提供的铁路车辆转向架和铁路车辆，通过将现有技术中一个斜楔分解成斜楔和摩擦板组成两个零件，把减振阻尼作用的摩擦面由原来的斜楔立面与轴箱磨耗板之间转移到摩擦板组成的组成立面与轴箱磨耗板之间，消除了现有铁路车辆转向架的一系悬挂装置中斜楔上、下运动时的附加旋转运动，彻底消除了现有技术中斜楔立面和轴箱磨耗板的弧状磨耗现象，提高了减振装置的稳定性和使用寿命周期。

附图说明

图1是现有技术中广泛应用于铁路车辆的刚性构架式(或准构架式)转向架。

图2A是现有的刚性构架式(或准构架式)转向架一系悬挂装置结构图。

图2B是斜楔向下运动时的受力平衡图。

图2C是斜楔向上运动时的受力平衡图。

图2D是弧状磨耗示意图。

图3是本发明一实施例铁路车辆转向架的一系悬挂装置结构图。

图4A是本发明一实施例中斜楔向下运动时减振装置主要部件的受力分析图。

图4B为本发明一实施例中斜楔向上运动时减振装置主要部件的受力分析图。

附图标记：

1-轮对； 2-侧架； 3-摇枕；

111-轮对轴承； 11-轴箱； a-一系悬挂装置；

b-二系悬挂装置； c-轨道； 12-轴箱磨耗板；

21-斜楔； 22-内圆弹簧； 23-侧架导框斜面磨耗板；

24-外圆弹簧； d-弧状磨耗； 31-侧架内导框；

32-侧架外导框； 41-弹性垫； 42-摩擦板组成；

112-轴箱承台； 311-通孔； 421-组成立面；

422-柱体； N1-法向反力； P-弹性支持力；

N-水平法向反力； F-摩擦力； N′-正压力；

F′-摩擦力反力； L-距离； O-汇交点；

M-力矩。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图3是本发明一实施例铁路车辆转向架的一系悬挂装置结构图。图4A和图4B分别为上述实施例中斜楔21向下和向上运动时减振装置主要部件的受力分析图。请同时参照图3、图4A和图4B，该铁路车辆转向架，包括沿轨道前后布置的两组轮对1、设置在轮对轴承上的轴箱11，以及设置在同侧的两个轴箱11上的侧架2。每组轮对1包括横向布置的两车轮，车轴穿过两车轮中心将两车轮固接，轮对两侧的车轴上设置有轮对轴承111，其上设置有轴箱11，侧架2则设置在同侧的轴箱11上(图3只表达了一侧的视图，另一侧结构与之相同)。侧架2包括侧架内导框31、侧架外导框32和固定于其上的侧架导框斜面磨耗板23。轴箱11包括轴箱承载弹簧和位于其两侧的轴箱磨耗板12，在所述轴箱承载弹簧上、且轴箱11的一轴箱磨耗板12与侧架2的侧架导框斜面磨耗板23之间设置有一斜楔21，斜楔21的斜面与侧架导框斜面磨耗板23接触，斜楔21的斜面的相对面设置有一斜楔立面。即如图3所示，轴箱磨耗板12固定在轴箱11的前、后两侧，轴箱承载弹簧分别坐于轴箱承台112上并各包括一内圆弹簧22和一外圆弹簧24，两者同轴心地套设在一起，斜楔21就设置内圆弹簧22上，且内圆弹簧22的自由高要稍大于外圆弹簧24，以作为磨耗后斜楔21上升量的补偿。摩擦板组成42设置在所述的斜楔立面与对应的轴箱磨耗板12之间。如图4A和图4B所示，摩擦板组成42包括一组成立面421，以及设置在所述组成立面上的柱体422。柱体422穿过侧架内导框31上的通孔311，并与通孔311间采用小间隙配合以定位，同时，柱体422的端面与所述斜楔立面接触。

在铁路车辆沿轨道运行时所形成的随机振动***中，轮对1和轴箱11是簧下部件，而侧架2和车体及货物是簧上部件，簧上部件相对簧下部件做垂向和横向随机振动。在这一振动过程中，内圆弹簧22、斜楔21、摩擦板组成42、轴箱前、后两侧的轴箱磨耗板12、弹性垫41共同组成该转向架的摩擦减振装置。组成立面421和弹性垫41立面相对于轴箱磨耗板12上、下运动，在其接触面间产生摩擦力F，该摩擦力F即为衰减振动的阻尼力。内圆弹簧22和外圆弹簧24共同起到支承簧上重量的作用，同时内圆弹簧22还起到在簧上质量随机振动时提供对斜楔21的垂直向上的弹性支持力P的作用。内圆弹簧22上面的斜楔21斜面与侧架导框斜面磨耗板23接触，在弹性支持力P作用下在这一接触面间产生一法向反力N1；斜楔21立面与柱体422端面接触，在弹性支持P和法向反力N1作用下，这一接触面间产生水平法向反力N，弹性支持力P、法向反力N1和水平法向反力N三力构成一个平面汇交力系，O为所述三力的汇交点。柱体422的端部与斜楔21立面接触，摩擦板组成立面421与轴箱磨耗板12接触，又因柱体422与侧架内导框31上的通孔311为小间隙配合，所以摩擦板组成42只能沿水平方向移动，传递对轴箱磨耗板12的向左的正压力N′，该正压力N′与水平法向反力N为一对作用力与反作用力。在正压力N′的作用下，在组成立面421与轴箱磨耗板12间产生方向沿组成立面421且随振动方向改变的动态摩擦力F(当斜楔向下运动时，F向上；反之则反)，其值：

F＝μN；

在这一摩擦力F的作用下，在与侧架内导框31上的通孔311配合的柱体422上部(当斜楔向上运动时为下部)会产生一与动态摩擦力F方向相反的摩擦力反力F′。

从以上的受力分析可以看出，在簧上质量上、下振动过程中产生的摩擦力F被柱体422上的反力F′平衡，不再传到斜楔21上去，而且，摩擦力F到柱体422上的反力F′的距离很小，也不会产生使斜楔21旋转的附加力矩，彻底消除了斜楔21的旋转运动。

这样，本发明通过将现有技术中一个斜楔分解成斜楔和摩擦板组成两个零件，把减振阻尼作用的摩擦面由原来的斜楔21立面与轴箱磨耗板12之间转移到摩擦板组成的组成立面421与轴箱磨耗板12之间，消除了现有铁路车辆转向架的一系悬挂装置中斜楔上、下运动时的附加旋转运动，彻底消除了现有技术中斜楔立面和轴箱磨耗板的弧状磨耗现象，提高了减振装置的稳定性和使用寿命周期。

上述实施例中，摩擦板组成42的柱体422与斜楔立面接触的端面为球形表面，且该端面经表面热处理，具有较高的耐磨性。球形表面的设计可以使柱体422的端面在斜楔21立面上灵活移动，以可靠地传递该接触面间的水平法向反力N。

在上述实施例中，组成立面421上的柱体422的形状可以根据与其配合的孔形状来设计，本实施例给出的是柱体422为圆柱体的情况。可以根据实际情况灵活设计，提高了实用性。在上述实施例中，在侧架外导框32上还设置有一弹性垫41，且弹性垫41侧面与位于轴箱11的前侧的轴箱磨耗板12接触。其目的是使弹性垫41和轴箱11后侧的摩擦板组成42联合起来提供一个沿车体纵向的弹性约束力，一改现有技术中全是刚性接触的情况，以充分利用轮对与钢轨间的蠕滑力矩使转向架呈准径向状态通过曲线，从而提高转向架的曲线通过能力，减少轮缘磨耗量。

上述实施例中的弹性垫41的内部为橡胶体，橡胶体的上、下面设置有金属板。橡胶体与所述金属板硫化粘接在一起。通过合理设计弹性垫41中橡胶体的法向刚度，可以实现对轮对的纵向弹性约束，起到提高转向架曲线通过能力的作用。

上述实施例中的斜楔21立面上焊装了用耐磨材料制成的磨耗板，一方面能保持新造时的接触状态，另一方面可方便检修作业。

本发明的另一实施例一种铁路车辆，该铁路车辆包括铁路车辆转向架，以及设置在所述铁路车辆转向架上的车体。其中，该铁路车辆转向架可为上述实施例所提供的铁路车辆转向架的任意一种。该铁路车辆彻底消除了现有技术一系悬挂装置中的斜楔和轴箱磨耗板的弧状磨耗现象，提高了减振装置的稳定性和使用寿命周期，同时，该铁路车辆还具有较高曲线通过能力，减小了轮缘的磨耗量。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种铁路车辆转向架，包括两组轮对、设置在轮对轴承上的轴箱，以及设置在同侧的两个轴箱上的侧架，所述侧架包括侧架内导框、侧架外导框和侧架导框斜面磨耗板，所述轴箱包括轴箱承载弹簧和位于两侧的轴箱磨耗板，其特征在于，在所述轴箱承载弹簧上、且所述轴箱的一轴箱磨耗板与所述侧架的侧架导框斜面磨耗板之间设置有一斜楔，所述斜楔的斜面与所述侧架导框斜面磨耗板接触，所述斜楔的斜面的相对面设置有一斜楔立面；在所述斜楔立面与所述轴箱磨耗板之间设置有一摩擦板组成，所述摩擦板组成包括一组成立面，以及设置在所述组成立面上的柱体；所述柱体穿过所述侧架内导框上的通孔，且所述柱体的一端面与所述斜楔立面接触。

2.根据权利要求1所述的铁路车辆转向架，其特征在于，所述柱体的端面为球形表面。

3.根据权利要求1所述的铁路车辆转向架，其特征在于，所述柱体为圆柱体。

4.根据权利要求1或2或3所述的铁路车辆转向架，其特征在于，在所述侧架外导框上还设置有一弹性垫，所述弹性垫的侧面与所述轴箱的另一侧轴箱磨耗板接触。

5.根据权利要求4所述的铁路车辆转向架，其特征在于，所述弹性垫的内部为橡胶体，所述橡胶体的上、下面设置有金属板。

6.根据权利要求1或2或3所述的铁路车辆转向架，其特征在于，所述斜楔立面上设置有磨耗板。

7.一种铁路车辆，其特征在于，包括如权利要求1至6任一所述的铁路车辆转向架，以及设置在所述铁路车辆转向架上的车体。