CN110143213A - 一种转向架牵引装置及其应用 - Google Patents

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CN110143213A CN201910543112.4A CN201910543112A CN110143213A CN 110143213 A CN110143213 A CN 110143213A CN 201910543112 A CN201910543112 A CN 201910543112A CN 110143213 A CN110143213 A CN 110143213A
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王建宏
李永江
周浩
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Abstract

本发明公开了一种转向架牵引装置及其应用，牵引装置安装在转向架上，包括：中心销、中心销座、中心销套座、第一及第二牵引拉杆组成。中心销的上端通过过盈配合压装于中心销座的安装孔中，中心销座的上部与车体连接，中心销套座套设于中心销的下端。第一及第二牵引拉杆组成的一端连接至中心销套座的侧部，第一及第二牵引拉杆组成的另一端连接至转向架构架的横梁上。中心销套座通过第一及第二牵引拉杆组成与转向架构架连接，第一及第二牵引拉杆组成用于稳定传递牵引力和制动力。本发明能够解决现有转向架牵引装置无法适应电传动地铁轨道工程车辆使用环境，以及结构复杂，无法满足车辆速度和最小曲线半径要求的技术问题。

Description

一种转向架牵引装置及其应用
技术领域
本发明涉及轨道工程车辆技术领域，尤其是涉及一种电传动地铁工程车辆的转向架牵引装置及其应用。
背景技术
现代车辆的走行部大部分都采用转向架形式，主要作用有：1.承受车架以上各部分的重量；2.保证必要的黏着；3.运行时使车辆有良好的平稳性和稳定性；4.保证车辆顺利通过曲线；5.产生必要的制动力。而其中牵引装置作为连接转向架与车体的关键部件，主要作用有：1.适应转向架相对车体的转动；2.传递牵引力和制动力。车辆正常运行时，牵引杆传递的作用力通常较小，弹性节点的变形量也较小。但是当车辆启动、制动或在一些特殊工况下时，牵引杆需要传递较大的冲击作用力，弹性节点所承受的冲击载荷较大，弹性节点的变形量也很大，由于轨道车辆起动、制动非常频繁，弹性节点使用工况十分恶劣。
转向架牵引装置的设计是使转向架能够更好地配合车身运动，并将牵引力以及制动力传送到车身，进而使得车辆正常行驶。由此可见，牵引装置的设计对车辆的运行质量有很大影响，而牵引装置在设计的时候受到的限制比较多，需要遵循多个条件的要求。总体而言牵引装置的设计需要尽量满足五个要求：可以平稳传送力、转向架对在车身的偏移量尽量小、牵引点尽量低、刚度强度达标以及结构不能太复杂。其中，对车辆运行性能影响最重要的两大因素就是：结构形式以及布置方式，若想提高车辆的运行性能，事实上就是要尽量降低轴重转移。而车辆的轴重转移就是指在牵引工况下，产生了轴荷重的改变。产生这种改变的主要原因是由于作用在车辆上的外力轮牵引力与车钩牵引力不在同一个作用面高度，这就导致产生了力矩，最终造成了前后转向架各轴的载荷不同。此外，因为在车辆起动时，以及上坡的过程中，车辆载荷量要比平路以及下坡时大很多，所以轴重轮或轴转移在车辆起动以及上坡时产生的影响更大。
在现有技术中，主要有以下技术方案与本发明申请相关：
该现有技术为南车株洲电力机车有限公司于2011年09月30日申请，并于2012年04月11日公开，公开号为CN102407860A的中国发明申请《铰接式转向架牵引装置》。该发明公开了一种铰接式转向架牵引装置，包括与车体连接的铰接装置，两个车体通过铰接装置，铰接在同一个铰接式转向架上，铰接装置包括第一支承板和第二支承板，第一支承板具有U型槽，第二支承板具有橡胶球关节，第二支承板通过橡胶球关节固定在第一支承板的U型槽中；与铰接装置配合的是一种中心销牵引装置。该发明提供的铰接式转向架牵引装置，第一支承板和第二支承板分别与不同车体连接，以实现两车体在同一个铰接式转向架上的连接；第二支承板通过橡胶球关节固定在第一支承板的U型槽中，由于橡胶球关节的作用，保证第二支承板与第一支承板之间可以发生一定的横向移动，保证两车体之间有一定的横向移动、偏转、扭转。
现有技术描述的牵引装置专用于铰接式转向架车辆，其与车体连接部分采用铰接式结构，牵引拉杆的一端与牵引座上盖板相连，另一端与转向架构架相连。现有技术的牵引拉杆安装位置较低，横向液压减振器的安装位置过低，这将导致牵引点低，无法有效传递各牵引及制动力和降低轴重转移率。同时，现有技术描述的牵引装置无法适应电传动地铁轨道工程车辆使用环境，也无法适用于城市轻轨和国铁正线车辆的转向架，无法满足车辆速度120km/h，以及最小曲线半径145m的要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种转向架牵引装置及其应用，以解决现有转向架牵引装置无法适应电传动地铁轨道工程车辆使用环境，以及结构复杂，无法满足车辆速度和最小曲线半径要求的技术问题。
为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种转向架牵引装置的技术实现方案，转向架牵引装置，安装在转向架上，包括：中心销、中心销座、中心销套座、第一牵引拉杆组成及第二牵引拉杆组成；
所述中心销的上端通过过盈配合压装于中心销座的安装孔中，所述中心销座的上部与车体连接；
所述中心销套座套设于中心销的下端；
所述第一牵引拉杆组成及第二牵引拉杆组成的一端连接至中心销套座的侧部，所述第一牵引拉杆组成及第二牵引拉杆组成的另一端连接至转向架构架的横梁上；
所述中心销套座通过第一牵引拉杆组成及第二牵引拉杆组成与转向架构架连接，所述第一牵引拉杆组成及第二牵引拉杆组成用于稳定传递牵引力和制动力。
进一步的，所述中心销与中心销套座之间设置有中心销套，所述中心销套套设于中心销的下端后再安装在所述中心销套座中。
进一步的，所述装置还包括用于实现车体相对于转向架横向偏转的横向液压减振器，所述横向液压减振器的一端连接于所述中心销座侧部的第一安装座上，所述横向液压减振器的另一端连接至所述横梁的第四安装座上。
进一步的，所述装置还包括压座和螺母，通过所述螺母紧固于中心销的下端将所述压座固定于中心销套座的下端内部，并通过所述压座对中心销套的底部进行固定。
进一步的，所述第一牵引拉杆组成包括第一杆体，及分别设置于所述第一杆体沿长度方向两端的第一球铰和第二球铰。所述第二牵引拉杆组成包括第二杆体，及分别设置于所述第二杆体沿长度方向两端的第三球铰和第四球铰。所述第一牵引拉杆组成的一端通过第一球铰连接至中心销套座，另一端朝向所述转向架的后方延伸并通过第二球铰连接至横梁。所述第二牵引拉杆组成的一端通过第三球铰连接至中心销套座，另一端朝向所述转向架的前方延伸并通过第四球铰连接至另一横梁。
进一步的，所述第一球铰、第二球铰、第三球铰及第四球铰均包括从外之内依次套设的第一外套、第二外套、弹性元件及芯轴，通过所述中心销套和弹性元件的减振作用实现车体相对于转向架的侧滚、偏转及垂向减振。
进一步的，所述第一球铰与第二球铰呈彼此垂直的角度设置，所述第一球铰通过芯轴两端的扁方与设置于所述中心销套座侧部的第三安装座连接。所述第二球铰通过芯轴两端的扁方与设置于所述横梁底部的第二安装座连接。所述第三球铰与第四球铰呈彼此垂直的角度设置，所述第三球铰通过芯轴两端的扁方与设置于所述中心销套座另一相对侧部的第三安装座连接。所述第四球铰通过芯轴两端的扁方与设置于另一横梁底部的第二安装座连接。
优选的，所述第一球铰、第二球铰、第三球铰及第四球铰的径向刚度为70*(1±20％)kN/mm。
优选的，所述第一球铰、第二球铰、第三球铰及第四球铰的扭转刚度为39*(1±30％)N.m/deg。
优选的，所述第一球铰、第二球铰、第三球铰及第四球铰的偏转刚度为35*(1±30％)N.m/deg。
本发明还另外具体提供了一种如上所述转向架牵引装置在电传动轨道车辆中应用的技术实现方案，所述转向架为电传动转向架。
进一步的，所述转向架为电传动地铁轨道工程车辆，轻轨车辆或国铁正线车辆转向架。
通过实施上述本发明提供的转向架牵引装置及其应用的技术方案，具有如下有益效果：
(1)本发明转向架牵引装置及其应用，牵引拉杆组成通过安装座直接与中心销套座和构架横梁连接，牵引点低，可稳定、可靠地传递牵引力和制动力，保证车辆稳定运行和作业，很好地满足电传动地铁轨道工程车辆使用环境对车辆速度和最小曲线半径要求；
(2)本发明转向架牵引装置及其应用，不但结构简单，而且采用低位牵引点中心销式牵引结构，中心销套座表面焊接四个安装座与牵引拉杆组成连接，使得牵引装置牵引点大幅降低，降低了轴重转移带来的影响，不但能够很好地应用于电传动的地铁轨道工程车辆上，通过稍许简单改造即可用于城市轻轨和国铁正线的转向架及其它电传动轨道工程车辆转向架上；
(3)本发明转向架牵引装置及其应用，横向液压减振器通过安装座直接与中心销座和构架横梁连接，可有效地达到横向减振的效果，同时结构形式简单，便于安装；
(4)本发明转向架牵引装置及其应用，牵引拉杆组成的两端采用相互交叉垂直设置的弹性球铰结构，通过合理的参数选择及动力学计算设计各球铰弹性元件的阻尼及各种刚度参数，中心销套和球铰弹性元件的减振作用能够实现车体相对于转向架侧滚、偏转及垂向多个方位的减振。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的实施例。
图1是本发明转向架牵引装置在转向架上的安装结构示意图；
图2是本发明转向架牵引装置一种具体实施例的立体结构示意图；
图3是本发明转向架牵引装置一种具体实施例的连接结构示意图；
图4是本发明转向架牵引装置一种具体实施例在转向架上的安装结构俯视图；
图5是本发明转向架牵引装置一种具体实施例在转向架上的安装结构剖视图；
图6是本发明转向架牵引装置一种具体实施例在转向架上的安装结构侧视图；
图7是本发明转向架牵引装置一种具体实施例的结构示意仰视图；
图8是本发明转向架牵引装置一种具体实施例的结构示意剖视图；
图9是本发明转向架牵引装置一种具体实施例中第一拉杆组成的结构示意图；
图10是本发明转向架牵引装置一种具体实施例中第二拉杆组成的局部剖面结构示意图；
图中：1-中心销，2-中心销座，3-中心销套座，4-中心销套，5-第一牵引拉杆组成，6-第二牵引拉杆组成，7-第一安装座，8-横向液压减振器，9-第二安装座，10-转向架，11-压座，12-螺母，13-第三安装座，14-第四安装座，15-安装孔，20-转向架构架，30-横梁，51-第一杆体，52-第一球铰，53-第二球铰，60-第二杆体，61-第三球铰，62-第四球铰，100-转向架牵引装置，101-第一外套，102-第二外套，103-弹性元件，104-芯轴，105-扁方。
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、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
如附图1至附图10所示，给出了本发明转向架牵引装置及其应用的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
如附图1至附图3所示，一种本发明转向架牵引装置的实施例，转向架牵引装置100安装在转向架10上，具体包括：中心销1、中心销座2、中心销套座3、第一牵引拉杆组成5及第二牵引拉杆组成6。
中心销1的上端通过过盈配合压装于中心销座2的安装孔15中，中心销座2的上部与车体连接。
中心销套座3套设于中心销1的下端。中心销套座3的结构简单，采用套筒式外形，便于加工与替换。
第一牵引拉杆组成5及第二牵引拉杆组成6的一端连接至中心销套座3的侧部，第一牵引拉杆组成5及第二牵引拉杆组成6的另一端连接至转向架构架20的横梁30上。中心销套座3的左右两侧表面均焊接有两个第三安装座13，第三安装座13与第一牵引拉杆组成5及第二牵引拉杆组成6的一端连接。第一牵引拉杆组成5及第二牵引拉杆组成6通过安装座直接与中心销套座3和横梁30连接，中心销1较长，中心销套座3的位置较低，牵引拉杆组成的位置也低，从而使得牵引装置牵引点低，可稳定地传递牵引力和制动力，并降低了轴重转移率。
中心销套座3通过第一牵引拉杆组成5及第二牵引拉杆组成6与转向架构架20连接，第一牵引拉杆组成5及第二牵引拉杆组成6用于稳定传递牵引力和制动力。
中心销1与中心销套座3之间设置有中心销套4，中心销套4套设于中心销1的下端后再安装在中心销套座3中。
转向架牵引装置100还包括用于实现车体相对于转向架20横向偏转的横向液压减振器8，横向液压减振器8的一端连接于中心销座2侧部的第一安装座7上，横向液压减振器8的另一端连接至横梁30的第四安装座14上，横向液压减振器8的安装座结构形式简单，横向液压减振器8便于安装，并可有效地达到横向减振的效果，如附图4和附图5所示。
如附图8所示，转向架牵引装置100还包括压座11和螺母12，通过螺母12紧固于中心销1的下端将压座11固定于中心销套座3的下端内部，并通过压座11对中心销套4的底部进行固定。
如附图7、9和10所示，第一牵引拉杆组成5包括第一杆体50，及分别设置于第一杆体50沿长度方向两端的第一球铰51和第二球铰52。第二牵引拉杆组成6包括第二杆体60，及分别设置于第二杆体60沿长度方向两端的第三球铰61和第四球铰62。第一牵引拉杆组成5的一端通过第一球铰51连接至中心销套座3，另一端朝向转向架10的后方延伸并通过第二球铰52连接至横梁30。第二牵引拉杆组成6的一端通过第三球铰61连接至中心销套座3，另一端朝向转向架10的前方延伸并通过第四球铰62连接至另一横梁10。
第一球铰51、第二球铰52、第三球铰61及第四球铰62均包括从外之内依次套设的第一外套101、第二外套102、弹性元件103及芯轴104，通过中心销套4和弹性元件103的减振作用能够实现车体相对于转向架10侧滚、偏转及垂向的全方位减振。其中，第一球铰51与第二球铰52呈彼此垂直的角度设置，第一球铰52通过芯轴104两端的扁方105与设置于中心销套座3侧部的第三安装座13连接。如附图6所示，第二球铰52进一步通过芯轴104两端的扁方58与设置于横梁30底部的第二安装座9连接。第三球铰61与第四球铰62呈彼此垂直的角度设置，第三球铰61通过芯轴104两端的扁方105与设置于中心销套座3另一相对侧部的第三安装座13连接。第四球铰62通过芯轴104两端的扁方105与设置于另一横梁30底部的第二安装座9连接。
作为本发明一种较佳的具体实施例，第一球铰51、第二球铰52、第三球铰61及第四球铰62的径向刚度为70*(1±20％)kN/mm，扭转刚度为39*(1±30％)N.m/deg，偏转刚度为35*(1±30％)N.m/deg。
本实施例描述的转向架牵引装置100结构形式简单，便于安装与拆卸，装置的上下部分可随时分离，便于用户使用时进行故障检查及维修。转向架牵引装置100能满足电力驱动打磨车等其它电传动轨道工程车辆转向架的使用要求，并满足转向架设计速度120km/h，通过最小曲线半径145m的要求，通过稍许改造即可用于城市轻轨和国铁正线的转向架及其它电传动轨道工程车辆转向架上。
实施例2
如附图1所示，一种如实施例1所述转向架牵引装置在电传动轨道车辆中应用的实施例，转向架10具体为电传动转向架。进一步的，转向架10可以为电传动地铁轨道工程车辆，轻轨车辆或国铁正线车辆转向架。
地铁工程车辆限界比国铁工程车辆略窄，为了可靠地传递牵引力和制动力，保证车辆稳定运行和作业，实施例1描述的转向架牵引装置100采用低位牵引点中心销式牵引结构，可应用于电传动的地铁轨道工程车辆上。通过动力学计算，设计各个球铰的阻尼及各种刚度参数，并根据转向架与车体的安装要求，设计各零部件的尺寸及安装接口参数，能够很好地实现车体相对于转向架10侧滚、偏转及垂向的全方位减振。因为该转向架牵引装置100的结构简单，牵引点低，通过稍许改造即可用于城市轻轨和国铁正线的转向架及其它电传动轨道工程车辆转向架上。
通过实施本发明具体实施例描述的转向架牵引装置及其应用的技术方案，能够产生如下技术效果：
(1)本发明具体实施例描述的转向架牵引装置及其应用，牵引拉杆组成通过安装座直接与中心销套座和构架横梁连接，牵引点低，可稳定、可靠地传递牵引力和制动力，保证车辆稳定运行和作业，很好地满足电传动地铁轨道工程车辆使用环境对车辆速度和最小曲线半径要求；
(2)本发明具体实施例描述的转向架牵引装置及其应用，不但结构简单，而且采用低位牵引点中心销式牵引结构，中心销套座表面焊接四个安装座与牵引拉杆组成连接，使得牵引装置牵引点大幅降低，降低了轴重转移带来的影响，不但能够很好地应用于电传动的地铁轨道工程车辆上，通过稍许简单改造即可用于城市轻轨和国铁正线的转向架及其它电传动轨道工程车辆转向架上；
(3)本发明具体实施例描述的转向架牵引装置及其应用，横向液压减振器通过安装座直接与中心销座和构架横梁连接，可有效地达到横向减振的效果，同时结构形式简单，便于安装；
(4)本发明具体实施例描述的转向架牵引装置及其应用，牵引拉杆组成的两端采用相互交叉垂直设置的弹性球铰结构，通过合理的参数选择及动力学计算设计各球铰弹性元件的阻尼及各种刚度参数，中心销套和球铰弹性元件的减振作用能够实现车体相对于转向架侧滚、偏转及垂向多个方位的减振。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (12)

1.一种转向架牵引装置，安装在转向架(10)上，其特征在于，包括：中心销(1)、中心销座(2)、中心销套座(3)、第一牵引拉杆组成(5)及第二牵引拉杆组成(6)；
所述中心销(1)的上端通过过盈配合压装于中心销座(2)的安装孔(15)中，所述中心销座(2)的上部与车体连接；
所述中心销套座(3)套设于中心销(1)的下端；
所述第一牵引拉杆组成(5)及第二牵引拉杆组成(6)的一端连接至中心销套座(3)的侧部，所述第一牵引拉杆组成(5)及第二牵引拉杆组成(6)的另一端连接至转向架构架(20)的横梁(30)上；
所述中心销套座(3)通过第一牵引拉杆组成(5)及第二牵引拉杆组成(6)与转向架构架(20)连接，所述第一牵引拉杆组成(5)及第二牵引拉杆组成(6)用于稳定传递牵引力和制动力。
2.根据权利要求1所述的转向架牵引装置，其特征在于：所述中心销(1)与中心销套座(3)之间设置有中心销套(4)，所述中心销套(4)套设于中心销(1)的下端后再安装在所述中心销套座(3)中。
3.根据权利要求1或2所述的转向架牵引装置，其特征在于：所述装置还包括用于实现车体相对于转向架(20)横向偏转的横向液压减振器(8)，所述横向液压减振器(8)的一端连接于所述中心销座(2)侧部的第一安装座(7)上，所述横向液压减振器(8)的另一端连接至所述横梁(30)的第四安装座(14)上。
4.根据权利要求3所述的转向架牵引装置，其特征在于：所述装置还包括压座(11)和螺母(12)，通过所述螺母(12)紧固于中心销(1)的下端将所述压座(11)固定于中心销套座(3)的下端内部，并通过所述压座(11)对中心销套(4)的底部进行固定。
5.根据权利要求1、2或4所述的转向架牵引装置，其特征在于：所述第一牵引拉杆组成(5)包括第一杆体(50)，及分别设置于所述第一杆体(50)沿长度方向两端的第一球铰(51)和第二球铰(52)；所述第二牵引拉杆组成(6)包括第二杆体(60)，及分别设置于所述第二杆体(60)沿长度方向两端的第三球铰(61)和第四球铰(62)；所述第一牵引拉杆组成(5)的一端通过第一球铰(51)连接至中心销套座(3)，另一端朝向所述转向架(10)的后方延伸并通过第二球铰(52)连接至横梁(30)；所述第二牵引拉杆组成(6)的一端通过第三球铰(61)连接至中心销套座(3)，另一端朝向所述转向架(10)的前方延伸并通过第四球铰(62)连接至另一横梁(10)。
6.根据权利要求5所述的转向架牵引装置，其特征在于：所述第一球铰(51)、第二球铰(52)、第三球铰(61)及第四球铰(62)均包括从外之内依次套设的第一外套(101)、第二外套(102)、弹性元件(103)及芯轴(104)，通过所述中心销套(4)和弹性元件(103)的减振作用实现车体相对于转向架(10)的侧滚、偏转及垂向减振。
7.根据权利要求6所述的转向架牵引装置，其特征在于：所述第一球铰(51)与第二球铰(52)呈彼此垂直的角度设置，所述第一球铰(52)通过芯轴(104)两端的扁方(105)与设置于所述中心销套座(3)侧部的第三安装座(13)连接；所述第二球铰(52)通过芯轴(104)两端的扁方(58)与设置于所述横梁(30)底部的第二安装座(9)连接；所述第三球铰(61)与第四球铰(62)呈彼此垂直的角度设置，所述第三球铰(61)通过芯轴(104)两端的扁方(105)与设置于所述中心销套座(3)另一相对侧部的第三安装座(13)连接；所述第四球铰(62)通过芯轴(104)两端的扁方(105)与设置于另一横梁(30)底部的第二安装座(9)连接。
8.根据权利要求6或7所述的转向架牵引装置，其特征在于：所述第一球铰(51)、第二球铰(52)、第三球铰(61)及第四球铰(62)的径向刚度为70*(1±20％)kN/mm。
9.根据权利要求8所述的转向架牵引装置，其特征在于：所述第一球铰(51)、第二球铰(52)、第三球铰(61)及第四球铰(62)的扭转刚度为39*(1±30％)N.m/deg。
10.根据权利要求9所述的转向架牵引装置，其特征在于：所述第一球铰(51)、第二球铰(52)、第三球铰(61)及第四球铰(62)的偏转刚度为35*(1±30％)N.m/deg。
11.一种如权利要求1至10中任一项所述转向架牵引装置在电传动轨道车辆中的应用，其特征在于：所述转向架(10)为电传动转向架。
12.根据权利要求11所述的应用，其特征在于：所述转向架(10)为电传动地铁轨道工程车辆，轻轨车辆或国铁正线车辆转向架。
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