專(zhuān)利名稱(chēng)：圓柱踏面獨(dú)立車(chē)輪構(gòu)架轉(zhuǎn)向架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種車(chē)輛轉(zhuǎn)向架，特別是一種輪軌車(chē)輛轉(zhuǎn)向架。
車(chē)輛從地面移到鋼軌上行駛有兩大進(jìn)步一是前進(jìn)阻力減小了，二是導(dǎo)向的問(wèn)題由車(chē)輪的圓錐或磨耗形踏面及輪緣解決了。但是隨著高速鐵路的發(fā)展出現(xiàn)了兩個(gè)新的問(wèn)題一是機(jī)車(chē)車(chē)輛、線路損壞加快。日本是高速鐵路運(yùn)行最早(從64年開(kāi)始)的國(guó)家，原打算白天開(kāi)行客車(chē)夜間開(kāi)行貨車(chē)，因損壞快維修量大，只能將夜間改為維修養(yǎng)護(hù)時(shí)間。法國(guó)的高速鐵路也是將零點(diǎn)至6點(diǎn)作為維修時(shí)間，德國(guó)采用模塊式結(jié)構(gòu)，能夠快速更換損壞的模塊。為了減小噪聲對(duì)環(huán)境的影響，日本在高速列車(chē)過(guò)城市時(shí)將線路架高3～4層樓高，使噪聲向空中發(fā)散；法國(guó)采用隔音擋墻[1]。這兩個(gè)問(wèn)題成了高速鐵路發(fā)展的主要障礙！雖然各國(guó)高速車(chē)轉(zhuǎn)向架有不同的改進(jìn)，但仍未脫離是一種自激系統(tǒng)的模式，若要解決以上兩個(gè)問(wèn)題，必須建立非自激轉(zhuǎn)向架。
本發(fā)明的目的從基礎(chǔ)科學(xué)出發(fā)發(fā)明一種全新的轉(zhuǎn)向架，減小高速列車(chē)及城軌交通中機(jī)車(chē)車(chē)輛線路的損壞，降低噪聲。
本發(fā)明要求保護(hù)的技術(shù)方案是有三點(diǎn)一是將現(xiàn)在車(chē)輪的圓錐踏面改為圓柱踏面；二是將輪對(duì)改為獨(dú)立的車(chē)輪，兩個(gè)獨(dú)立的車(chē)輪與構(gòu)架組成一個(gè)獨(dú)立的轉(zhuǎn)向單元——構(gòu)架轉(zhuǎn)向架；三是將構(gòu)架轉(zhuǎn)向架安裝在車(chē)底向下伸出的在垂直于車(chē)廂縱軸的平面內(nèi)與鉛垂線夾角為軌底坡度的轉(zhuǎn)軸上，可以繞其自由轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣構(gòu)架與車(chē)輪平面都垂直于軌底面，踏面與軌頂?shù)膸缀侮P(guān)系仍同錐形踏面，其相互作用力也不變[2]，每輛車(chē)安裝4個(gè)構(gòu)架轉(zhuǎn)向架。
本發(fā)明與現(xiàn)有轉(zhuǎn)向架相比所具有的有益的效果1、增大了車(chē)輪踏面與鋼軌的接觸面積，減小了鋼軌與車(chē)輪踏面的波紋磨耗，特別是鋼軌磨耗成平頂或鋼軌改進(jìn)為平頂之后；2、重力剛度、重力角剛度的大小與錐形踏面相同，但重力角剛度作用不同，錐形踏面的重力角剛度是負(fù)剛度，即一旦有轉(zhuǎn)角就使其擴(kuò)大，是對(duì)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的一種破壞，直至其它因素限制了它的惡化。本轉(zhuǎn)向架的重力角剛度是正剛度，即一旦有轉(zhuǎn)角它使其縮小，在轉(zhuǎn)彎時(shí)它使沖角減小，成為徑向轉(zhuǎn)向架。
3、轉(zhuǎn)向架是轉(zhuǎn)向的，由于本轉(zhuǎn)向架質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量都很小，轉(zhuǎn)動(dòng)處均用滾動(dòng)軸承，所以很小的輪軌作用力就能使其轉(zhuǎn)向，作用力小，噪聲也小。
4、本發(fā)明每節(jié)車(chē)廂有4個(gè)獨(dú)立的轉(zhuǎn)向架，轉(zhuǎn)向架的蛇形是不同步的，很難引起車(chē)廂的蛇形運(yùn)動(dòng)。
5、軟鋼——軟鋼的滾阻系數(shù)為0.05mm，淬火鋼——淬火鋼的滾阻系數(shù)為0.01mm，可是鐵路車(chē)輛的鋼輪箍——鋼軌的滾阻系數(shù)為(0.50～0.55)mm[3]，滾阻系數(shù)是由材料的物理性質(zhì)硬度決定的，鐵路車(chē)輛的輪箍，鋼軌都是較硬的鋼，為什么滾阻系數(shù)如此之大？這是因?yàn)檩喒垮F形踏面與鋼軌的接觸班有一定的寬度，雖然接觸斑內(nèi)發(fā)生了彈塑性變形在這寬度內(nèi)的滾動(dòng)半徑仍然是不同的，它類(lèi)似于輪對(duì)橫擺滾動(dòng)半徑改變引起的蠕滑，每一輪都產(chǎn)生局部蠕滑，又由于這是一空間力系，產(chǎn)生一附加阻力，宏觀上增加了滾阻系數(shù)。改成圓柱輪箍踏面后就避免了這一現(xiàn)象，使?jié)L阻系數(shù)回到(0.01～0.05)mm的范圍內(nèi)，這不僅減小了前進(jìn)的阻力，而且大幅度地減小了輪軌的磨耗及噪聲。
附圖
中下圖為側(cè)視圖，右半部分展示車(chē)輪與構(gòu)架的彈簧聯(lián)接，左半部分將車(chē)廂與轉(zhuǎn)向架的聯(lián)接部分剖開(kāi)，展示其內(nèi)部構(gòu)造。
1——車(chē)廂；2——車(chē)軸；3——止推軸承；4——軸承；5——板簧式構(gòu)架； 6——螺旋彈簧組；7——圓柱踏面車(chē)輪；8——鋼軌；9——軌枕；10——軌枕墊；11——軸承套筒； 12——斜軸；α——軌底坡度。
實(shí)現(xiàn)發(fā)明的最好方式在車(chē)廂(1)底部?jī)蛇吂潭ㄒ桓陛S(12)，它在垂直于車(chē)輛縱軸的平面內(nèi)與鉛垂線之間的向外斜度等于軌底坡度。圓柱踏面獨(dú)立車(chē)輪構(gòu)架轉(zhuǎn)向架，通過(guò)止推軸承(3)、軸承(4)、軸承套筒(11)與斜軸(12)聯(lián)接。轉(zhuǎn)向架的兩圓柱踏面車(chē)輪(7)通過(guò)車(chē)軸(2)螺旋彈簧組(6)與板簧式構(gòu)架(5)的兩端彈性聯(lián)接，板簧既是構(gòu)架也是二系彈簧，其剛度按垂向、側(cè)向剛度要求設(shè)計(jì)，板簧的中間固定在軸承套簡(jiǎn)(11)上。鋼軌(8)通過(guò)與水平面斜度為α的軌枕墊(10)或承軌槽固定在軌枕(9)上。軌底坡度α可采用現(xiàn)行的1∶20或根據(jù)高速要求設(shè)計(jì)，斜軸的斜角與軌底坡度保持一致，以增加圓柱踏面與磨耗變?yōu)榈能夗敾驅(qū)Ｓ闷巾斾撥壾夗數(shù)慕佑|面積，減小踏面與鋼軌的磨耗。附圖中省略了減振器及制動(dòng)裝置。
權(quán)利要求
1.圓柱踏面獨(dú)立車(chē)輪構(gòu)架轉(zhuǎn)向架，是一種輪軌車(chē)輛轉(zhuǎn)向架。其特征是用圓柱踏面的獨(dú)立車(chē)輪(7)代替了傳統(tǒng)圓錐踏面的輪對(duì)，兩個(gè)獨(dú)立車(chē)輪(7)通過(guò)軸(2)、螺旋彈簧組(6)與板簧式構(gòu)架(5)的兩端彈性聯(lián)接，板簧既是構(gòu)架也是二系彈簧，板簧的中間固定在軸承套筒(11)上，軸承套筒又通過(guò)止推軸承(3)、軸承(4)與斜軸(12)形成軸聯(lián)接，斜軸(12)在垂直于車(chē)輛的縱軸的平面內(nèi)，與鉛垂線之間的外斜度等于軌底坡度α，車(chē)廂底部?jī)蛇吂灿?根斜軸，從車(chē)廂端頭看去，每端有兩個(gè)外八字形的轉(zhuǎn)向架，傳統(tǒng)車(chē)廂有兩個(gè)轉(zhuǎn)向架，車(chē)輪平面在鉛垂平面的，本發(fā)明有四個(gè)轉(zhuǎn)向架，車(chē)輪平面與鉛垂平面成α角，鋼軌(8)通過(guò)斜度為α的軌枕墊(10)或承軌槽固定在軌枕(9)上，這樣的輪軌關(guān)系與圓錐形踏有相同的重力剛度和重力角剛度，重力角剛度與圓錐形踏面車(chē)輪不同，本轉(zhuǎn)向架的重力角剛度是正剛度，有利于轉(zhuǎn)向架的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓柱踏面獨(dú)立車(chē)輪構(gòu)架轉(zhuǎn)向架，其特征是可用傳感器檢測(cè)車(chē)輪與軌頭的相對(duì)位置經(jīng)控制環(huán)節(jié)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)形成制導(dǎo)轉(zhuǎn)向架，適合于更高的運(yùn)行速度并進(jìn)一步減小機(jī)車(chē)車(chē)輛、線路的磨耗及噪聲，由于轉(zhuǎn)向架質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小及轉(zhuǎn)動(dòng)的靈活性所需制導(dǎo)功率是很小的。
全文摘要
本發(fā)明屬于輪軌車(chē)的轉(zhuǎn)向架,特別是一種可代替現(xiàn)有輪軌車(chē)輛的可用于高速列車(chē)和城市軌道交通的低磨耗低噪聲轉(zhuǎn)向架。主要技術(shù)特征是圓柱踏面代替了圓錐踏面,獨(dú)立車(chē)輪代替了輪對(duì),4個(gè)車(chē)輪平面與鉛垂面斜角等于軌底坡度的轉(zhuǎn)向架代替了傳統(tǒng)的車(chē)輪平面在鉛垂面內(nèi)的兩個(gè)轉(zhuǎn)向架,它與錐形踏面車(chē)輪有相同的重力剛度及重力角剛度,但與鋼軌接觸面大,作用力小,重力角剛度為正剛度,有利于運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性,更適合于高速列車(chē)及噪聲要求很小的城市輕軌交通,一次投資與維修費(fèi)都較低。
文檔編號(hào)B60B17/00GK1338408SQ0112890
公開(kāi)日2002年3月6日 申請(qǐng)日期2001年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月28日
發(fā)明者劉尚舉 申請(qǐng)人:劉尚舉