CN110920656A - 一种铁路自发电快速货车转向架 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铁路自发电快速货车转向架。包括轮轴组成、构架、轴箱悬挂装置、摇枕、基础制动装置、旁承、空重车调整装置和中央悬挂装置，还包括纵向牵引装置、垂向减振装置和横向减振装置，在轮轴组成一轴外端联接设置有轴端发电装置，所述轴端发电装置转子部分通过轴端螺栓与轮轴组成端部轴承联接，定子部分与轴箱悬挂装置的安装座联接；本发明能为货运车辆提供电力能源输入，转向架采用无磨耗设计，大量采用橡胶元件和液压减振装置，提高车辆运行横向平稳性、直线稳定性和曲线通过性能，使得转向架对线路的适应性强，可满足速度160km/h以内的运行需求，并减少了转向架运用、检修的工作量。

Description

一种铁路自发电快速货车转向架
技术领域
本发明涉及铁路货物运输装备设计技术，尤其是快运货车转向架设计技术，属于铁路车辆及机电设计制造技术领域。
背景技术
目前，我国铁路货车主型转向架的速度普遍达到120km/h，但要达到更高的速度却受到了转向架结构的限制，如传统三大件转向架簧下质量大，轮轨作用力加大，轮轨磨耗严重，悬挂装置磨耗严重，转向架的动力学性能随速度上升而恶化，车辆振动加速度增大，平稳性下降。同时货运车辆的运行状态也缺少电力能源输入进行智能监控。随着铁路高附加值货物运输量的增加，特别是快运集装箱运输的发展，迫切希望研制出速度较高，动力学性能优良，且有自发电功能的快速货车转向架。
发明内容
本发明根据现有技术的不足公开了一种铁路自发电快速货车转向架。本发明要解决的问题是提供一种满足快运集装箱运输的发展，运行速度更高，达到160km/h，且动力学性能优良，有自发电功能的快速货车转向架。
本发明通过以下技术方案实现：
铁路自发电快速货车转向架，转向架包括轮轴组成、构架、轴箱悬挂装置、摇枕、基础制动装置、旁承、空重车调整装置和中央悬挂装置，还包括纵向牵引装置、垂向减振装置和横向减振装置，其特征在于：在轮轴组成一轴外端联接设置有轴端发电装置，所述轴端发电装置转子部分通过轴端螺栓与轮轴组成端部轴承联接，定子部分与轴箱悬挂装置的安装座联接；构架座落于四个轴箱悬挂装置上方，摇枕两端分别通过中央悬挂装置安放固定于构架侧梁中部内侧悬挂承台上。
所述中央悬挂装置为由金属板与橡胶硫化而成的弹性元件。
所述轴箱悬挂装置包括与构成轮轴组成的车轴配合联接的轴箱体、轴箱体顶置的橡胶弹簧，同时为便于垂向减振器的安装和检修，轴箱体一端设置有垂向减振器安装座，另一端设置有圆形安装孔，用以安装转臂橡胶节点。所述圆形安装孔与转臂橡胶节点为过盈配合。
所述轴箱体顶置橡胶弹簧为由金属板与橡胶硫化而成的弹性元件。
所述转臂橡胶节点为由金属芯轴与橡胶硫化而成的弹性元件。转臂橡胶节点容许轴箱相对构架有较大的上下方向位移，通过其自身的橡胶件设计能使得轴箱纵向和横向位移定位刚度不同，以适应纵向和横向的不同弹性定位刚度的要求。
所述构架通过轴箱体顶置橡胶弹簧与轴箱悬挂装置连接；所述轴箱体一端的垂向减振器安装座与构架侧梁通过垂向减振装置连接。
所述构架由两组箱梁结构的侧梁与穿过侧梁的两根平行管状结构的横梁焊接一体构成，构架上布置的各构件均通过焊接设置固定，侧梁中部内侧有安装中央悬挂装置的承台。
所述各构件包括单元制动***吊座、牵引装置安装座、横向减振器安装座、制动管吊座、悬挂承台、横向止挡安装座、球铰安装座和垂向减振器安装座构架。所述制动装置是盘式制动装置，包括分别与四个车轮匹配的四组***，每组***包括设置于横梁的制动夹钳装置和设置于车轴的制动盘装置。所述构架一侧的侧梁上设置有空重车调整装置。所述构架的每根横梁中部两端分别设置有与摇枕联接的纵向牵引装置和横向减振装置。
本发明所述摇枕采用型板焊接构成箱梁结构，型板包括上盖板、腹板、下盖板；摇枕长度小于转向架轴颈中心距尺寸，安放位于转向架构架内侧；摇枕横断面为中部低于两端的U形结合两翼结构。
所述摇枕U形结构上表面设置下心盘，摇枕U形结构下表面设置横向减振器安装座，摇枕U形结构的两翼端部设置旁承盒，摇枕U形结构下表面的两翼及U形过渡段设置牵引装置安装座。
所述转向架一系减振***由轴箱悬挂装置和垂向减振装置配合构成。
所述侧梁采用型板焊接构成箱梁结构，型板包括上盖板、腹板、下盖板；侧梁横断面为中部低于两端的U形结合两翼结构；U形结构内侧设置与下盖板一体结构的悬挂承台。
所述转向架构架两个侧梁U形结构上平面中部设置有横向止挡安装座。
所述转向架轴箱悬挂装置采用转臂式轴箱定位。轴箱由两个安装圆孔和垂向减振器安装座构成转臂，位于中部的较大圆孔用于套装车轴轴承，位于一端的较小圆孔用于安装转臂橡胶节点，橡胶节点与焊在构架上的安装座相连接，位于另一端的垂向减振器安装座通过垂向减振器与构架相连。在车辆动态运行中，形成以中部较大圆孔为转动支点，较小圆孔和垂向减振器安装座为两臂的转臂定位。
所述垂向减振装置设置于各侧梁端部、垂向减振装置下端与轴箱悬挂装置铰接固定，上端通过铰接座与侧梁铰接，垂向减振装置呈竖直状态安装。
本发明铁路自发电快速货车转向架包括轮轴组成、构架、轴箱悬挂装置、摇枕、基础制动装置、旁承、空重车调整装置、中央悬挂装置、纵向牵引装置、垂向减振装置、横向减振装置、横向止挡和轴端发电装置。
本发明轴端发电装置位于轴箱悬挂装置外侧，轴端发电装置由转子和定子组成，转子上有永磁体，通过螺栓与车轴连接；定子上有线圈，通过螺栓与轴箱连接；转子随车轴一起转动，转子转动角速度与车轴转动角速度同步，导体切割磁力线产生电压(电流)；发电机在车辆正方向和反方向运行时都能发电。
本发明转向架一系减振***由轴箱悬挂装置和垂向减振装置配合构成，以降低车辆运行时的振动加速度。
本发明转向架构架的两个侧梁具有内侧悬挂承台，以使摇枕的承载跨距短，受载工况更优；转向架采用中央悬挂装置置于构架内侧结构型式，使得摇枕长度更短，重量更轻，结构更为简化。
本发明转向架横向止挡置于构架两个侧梁上平面中部；本发明转向架构架、摇枕为焊接框架结构件；本发明转向架轴箱悬挂装置采用转臂式轴箱定位。
本发明的有益效果是，由于转向架设置了轴端发电装置，能为货运车辆的运行状态监控***和各种车载小功率用电设备设施提供电力能源输入；由于转向架采用无磨耗设计理念，大量采用橡胶元件和液压减振装置，提高车辆运行横向平稳性、直线稳定性和曲线通过性能，使得转向架对线路的适应性强，可满足速度160km/h以内的运行需求，适用于我国1435mm标准轨距的铁路活动墙棚车或顶棚车、集装箱平车等各型快速货物列车；同时减少了转向架运用、检修的工作量。
附图说明
图1是本发明转向架轴测图。
图2是本发明转向架俯视图。
图3是本发明转向架仰视图。
图4是本发明转向架轴端发电装置安装示意图。
图5是本发明转向架轴箱悬挂装置构成示意图。
图6是本发明转向架构架示意图。
图中标识：1-轮轴组成，1.1-轴承，2-构架，2.1-侧梁，2.2-悬挂承台，2.3-横向止挡安装座，3-轴箱悬挂装置，3.1-轴箱体，3.2-橡胶弹簧，3.3-转臂橡胶节点，3.4-垂向减振安装座，4-摇枕，5-基础制动装置，6-旁承，7-空重车调整装置，8-中央悬挂装置，9-纵向牵引装置，10-垂向减振装置，11-横向减振装置，12-横向止挡，13-轴端发电装置。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进一步说明，具体实施方式是对本发明原理的进一步说明，不以任何方式限制本发明，与本发明相同或类似技术均没有超出本发明保护的范围。
结合附图。
铁路自发电快速货车转向架，转向架包括轮轴组成1、构架2、轴箱悬挂装置3、摇枕4、基础制动装置5、旁承6、空重车调整装置7和中央悬挂装置8，还包括纵向牵引装置9、垂向减振装置10、横向减振装置11和轴端发电装置13，在轮轴组成1一轴外端联接设置有轴端发电装置13，轴端发电装置13转子部分通过轴端螺栓与轮轴组成1端部轴承1.1联接固定，定子部分与轴箱悬挂装置3的安装座联接固定，构架2座落于四个轴箱悬挂装置3上方，摇枕4两端分别通过中央悬挂装置8安放固定于构架2侧梁2.1中部内侧悬挂承台2.2。
中央悬挂装置8为由金属板与橡胶硫化而成的弹性元件。
轴箱悬挂装置3包括与构成轮轴组成1的车轴配合联接的轴箱体3.1、轴箱体3.1顶置的橡胶弹簧3.2，同时为便于垂向减振器的安装和检修，轴箱体一端设置有垂向减振器安装座3.4，另一端设置有圆形安装孔，用以安装转臂橡胶节点3.3。
轴箱体顶置橡胶弹簧3.2为由金属板与橡胶硫化而成的弹性元件。
转臂橡胶节点3.3为由金属芯轴与橡胶硫化而成的弹性元件。转臂橡胶节点3.3容许轴箱相对构架有较大的上下方向位移，通过其自身的橡胶件设计能使得轴箱纵向和横向位移定位刚度不同，以适应纵向和横向的不同弹性定位刚度的要求。圆形安装孔与转臂橡胶节点3.3为过盈配合。
构架2通过轴箱体3.1顶置橡胶弹簧3.2与轴箱悬挂装置3连接；轴箱体3.1一端的垂向减振器安装座3.4与构架侧梁2.1通过垂向减振装置10连接。
构架2由两组箱梁结构的侧梁2.1与穿过侧梁2.1的两根平行管状结构的横梁焊接一体构成，构架2上布置的各构件均通过焊接设置固定，侧梁2.1中部内侧有安装中央悬挂装置8的承台；各构件包括单元制动***吊座、牵引装置安装座、横向减振器安装座、制动管吊座、悬挂承台、横向止挡安装座、球铰安装座和垂向减振器安装座构架。
基础制动装置5是盘式制动装置，包括分别与四个车轮匹配的四组***，每组***包括设置于横梁的制动夹钳装置和设置于车轴的制动盘装置。
构架2一侧的侧梁2.1上设置有空重车调整装置7。构架2的每根横梁中部两端分别设置有与摇枕4联接的纵向牵引装置9和横向减振装置11。
摇枕4采用型板焊接构成箱梁结构，型板包括上盖板、腹板、下盖板；摇枕长度小于转向架轴颈中心距尺寸，安放位于转向架构架2内侧；摇枕4横断面为中部低于两端的U形结合两翼结构。
摇枕U形结构上表面设置下心盘，摇枕U形结构下表面设置横向减振器安装座11，摇枕U形结构的两翼端部设置旁承盒，摇枕U形结构下表面的两翼及U形过渡段设置牵引装置安装座。
转向架一系减振***由轴箱悬挂装置3和垂向减振装置10配合构成。
侧梁2.1采用型板焊接构成箱梁结构，型板包括上盖板、腹板、下盖板；侧梁横断面为中部低于两端的U形结合两翼结构；U形结构内侧设置与下盖板一体结构的悬挂承台2.2。
转向架构架2两个侧梁U形结构上平面中部设置有横向止挡安装座2.3。
转向架轴箱悬挂装置3采用转臂式轴箱定位。轴箱由两个安装圆孔和垂向减振器安装座3.4构成转臂，位于中部的较大圆孔用于套装车轴轴承1.1，位于一端的较小圆孔用于安装转臂橡胶节点3.3，转臂橡胶节点3.3与焊在构架2上的安装座相连接，位于另一端的垂向减振器安装座3.4通过垂向减振器10与构架相连。在车辆动态运行中，形成以中部较大圆孔为转动支点，较小圆孔和垂向减振器安装座3.4为两臂的转臂定位。
垂向减振装置10设置于各侧梁2.1端部、垂向减振装置10下端与轴箱悬挂装置3铰接固定，上端通过铰接座与侧梁2.1铰接，垂向减振装置10呈竖直状态安装。
本发明轴端发电装置13位于轴箱悬挂装置3外侧，轴端发电装置13由转子和定子组成，转子上有永磁体，通过螺栓与车轴连接；定子上有线圈，通过螺栓与轴箱连接；转子随车轴一起转动，转子转动角速度与车轴转动角速度同步，导体切割磁力线产生电压(电流)；发电机在车辆正方向和反方向运行时都能发电。
本发明转向架设置一系减振***由轴箱悬挂装置3和垂向减振装置10配合构成，以降低车辆运行时的振动加速度；
本发明转向架构架2的两个侧梁2.1具有内侧悬挂承台2.2，以使摇枕的承载跨距短，受载工况更优；转向架采用中央悬挂装置8置于构架2内侧结构型式，使得摇枕4长度更短，重量更轻，结构更为简化；
本发明转向架横向止挡12置于构架2两个侧梁2.1上平面中部；转向架构架2、摇枕4为焊接框架结构件；
如图1至4所示，本发明转向架包括轮轴组成1、构架2、轴箱悬挂装置3、摇枕4、基础制动装置5、旁承6、空重车调整装置7、中央悬挂装置8、纵向牵引装置9、垂向减振装置10、横向减振装置11、横向止挡12和轴端发电装置13。
轮轴组成1两端安装有轴箱悬挂装置3，构架2座落于四个轴箱悬挂装置3上方，在构架2的两个侧梁2.1内侧都设置有一个悬挂承台2.2用于安装中央悬挂装置8，摇枕4则落放于两个中央悬挂装置8上方，基础制动装置5通过吊座安装于构架2上，旁承6座落于摇枕4两端，空重车调整装置7安装于构架2的侧梁2.1内部，纵向牵引装置9和横向减振装置11的两端头分别联接构架2和摇枕4上的安装座，垂向减振装置10的两端头分别连接构架2和轴箱悬挂装置3上的安装座，两个横向止挡12通过横向止挡安装座2.3安装于构架2的侧梁2.1上，每个转向架配置一个轴端发电装置13安装于轴箱悬挂装置3外侧。
如图5所示，轴端发电装置13在安装时，转子部分通过轴端螺栓与轴承1.1固定，定子部分与轴箱悬挂装置3的安装座固定。
如图6所示，轴箱悬挂装置3由轴箱3.1、橡胶弹簧3.2、球铰3.3和垂向减振安装座3.4组成。

Claims (10)

1.一种铁路自发电快速货车转向架，转向架包括轮轴组成、构架、轴箱悬挂装置、摇枕、基础制动装置、旁承、空重车调整装置和中央悬挂装置，还包括纵向牵引装置、垂向减振装置和横向减振装置，其特征在于：在轮轴组成一轴外端联接设置有轴端发电装置，所述轴端发电装置转子部分通过轴端螺栓与轮轴组成端部轴承联接，定子部分与轴箱悬挂装置的安装座联接；所述构架座落于四个轴箱悬挂装置上方，摇枕两端分别通过中央悬挂装置安放固定于构架侧梁中部内侧的悬挂承台上。
2.根据权利要求1所述的铁路自发电快速货车转向架，其特征在于：所述轴箱悬挂装置包括与构成轮轴组成的车轴配合联接的轴箱体、轴箱体顶置的橡胶弹簧、轴箱体一端设置的垂向减振器安装座、另一端设置的用于安装转臂橡胶节点的圆形安装孔。
3.根据权利要求2所述的铁路自发电快速货车转向架，其特征在于：所述中央悬挂装置、轴箱体顶置橡胶弹簧和转臂橡胶节点均为由金属与橡胶硫化而成的弹性元件。
4.根据权利要求3所述的铁路自发电快速货车转向架，其特征在于：所述构架通过轴箱体顶置橡胶弹簧与轴箱悬挂装置连接；所述轴箱体一端的垂向减振器安装座与构架侧梁通过垂向减振装置连接。
5.根据权利要求3所述的铁路自发电快速货车转向架，其特征在于：所述构架由两组箱梁结构的侧梁与穿过侧梁的两根平行管状结构的横梁焊接一体构成，构架上布置的各构件均通过焊接设置固定，侧梁中部内侧有安装中央悬挂装置的承台。
6.根据权利要求3所述的铁路自发电快速货车转向架，其特征在于：所述摇枕采用型板焊接构成箱梁结构，型板包括上盖板、腹板、下盖板；摇枕长度小于转向架轴颈中心距尺寸，安放位于转向架构架内侧；摇枕横断面为中部低于两端的U形结合两翼结构。
7.根据权利要求3所述的铁路自发电快速货车转向架，其特征在于：所述摇枕中部U形结构上表面设置下心盘，下表面设置横向减振器安装座，两翼端部设置旁承盒，下表面的两翼及U形过渡段设置牵引装置安装座。
8.根据权利要求3所述的铁路自发电快速货车转向架，其特征在于：所述转向架设置一系减振***并由轴箱悬挂装置和垂向减振装置配合构成。
9.根据权利要求3所述的铁路自发电快速货车转向架，其特征在于：所述侧梁采用型板焊接构成箱梁结构，型板包括上盖板、腹板、下盖板；侧梁横断面为中部低于两端的U形结合两翼结构；U形结构内侧设置与下盖板一体结构的悬挂承台，两个侧梁U形结构上平面中部设置有横向止挡安装座。
10.根据权利要求3所述的铁路自发电快速货车转向架，其特征在于：所述转向架轴箱悬挂装置采用转臂式轴箱定位。
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