專利名稱：空重兩級摩擦式下旁承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鐵道貨車轉(zhuǎn)向架上用于承載車體重量的下旁承，具體地指一種空重兩 級摩擦式下旁承。
背景技術(shù)：
鐵道貨車轉(zhuǎn)向架是鐵道貨車的關(guān)鍵性部件，其基本上包括兩個側(cè)架組成和一個搖 枕組成這三大件式結(jié)構(gòu)，側(cè)架組成的兩端導(dǎo)框通過承載鞍和軸承組成安裝在前后輪對組成 上，搖枕組成的兩端則通過兩組中央彈簧懸掛裝置安裝在側(cè)架組成的中央方框內(nèi)。兩組中 央彈簧懸掛裝置用于承擔(dān)搖枕組成的載荷。搖枕組成的中央設(shè)置有下心盤，搖枕組成的兩 側(cè)設(shè)置有下旁承，它們分別與鐵道貨車車體底部的上心盤和上旁承相配合，用于承載車體 的重量。早期的車體承載結(jié)構(gòu)是由搖枕組成中央的下心盤全部承擔(dān)車體的載重，而搖枕組 成兩側(cè)的下旁承僅起輔助支承定位作用。其后為了提高鐵道貨車的空車臨界速度，又發(fā)展 成為以下心盤為主要承載部件、下旁承為輔助承載部件的結(jié)構(gòu)。上下旁承之間的摩擦力可 為空車時轉(zhuǎn)向架的回轉(zhuǎn)提供適當(dāng)?shù)哪Σ磷枇?，以滿足鐵道貨車提速的要求。
上述下心盤全承載方式和下心盤與下旁承共同承載方式一般統(tǒng)稱為心盤承載方 式。心盤承載方式轉(zhuǎn)向架的優(yōu)點是車體通過曲線時其轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向靈活，而車體通過扭曲線 路時其輪重均載性好。但其缺點是車體垂直載荷由車體中心直接作用于搖枕組成的中央， 再由搖枕組成傳至兩邊側(cè)架組成的中央方框，導(dǎo)致?lián)u枕組成產(chǎn)生的彎矩大，搖枕組成需要 的橫截面大，自重相應(yīng)增大，制造成本相應(yīng)增高，并且心盤承載車輛在側(cè)滾振動時的平穩(wěn)性 較差。為了解決上述問題，人們試圖采用兩側(cè)下旁承全部承擔(dān)車體載重的方式來取代心 盤承載。然而，這種全旁承承載式結(jié)構(gòu)的構(gòu)思難點在于鐵道貨車的空載和重載差別太大。重 載時下旁承的摩擦力矩過大、車體過曲線時輪軌的橫向力增大，加大了脫軌的危險性和輪 緣的磨耗。如為降低重載時下旁承的摩擦力矩而減小下旁承的摩擦系數(shù)，又會導(dǎo)致空載時 下旁承的摩擦力矩過小，使轉(zhuǎn)向架的空車臨界速度過低。因此，如何使旁承承載式結(jié)構(gòu)能兼 顧鐵道貨車的空載和重載性能，對減輕車輛自重和改善鐵道車輛的運行品質(zhì)具有重要的現(xiàn)
眉、ο

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要提供一種適合于全旁承承載式鐵道貨車轉(zhuǎn)向架的空重兩級 摩擦式下旁承。采用該下旁承可以減輕轉(zhuǎn)向架中搖枕組成的重量，提高搖枕組成的可靠性， 使鐵道貨車轉(zhuǎn)向架在空載時具有較高的臨界速度，在重載時又具有較好的曲線通過能力， 以滿足當(dāng)前鐵道貨車大幅提速的需要。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計的空重兩級摩擦式下旁承，包括呈套裝配合關(guān)系 的旁承內(nèi)座和旁承外套。所述旁承內(nèi)座的上部設(shè)置有旁承內(nèi)座壓塊，所述旁承內(nèi)座壓塊的頂部設(shè)置有重載摩擦板。所述旁承外套的上部設(shè)置有旁承外套壓板，所述旁承外套壓板的 頂部設(shè)置有空載摩擦板。所述空載摩擦板的摩擦系數(shù)μ k和重載摩擦板的摩擦系數(shù)μ ζ滿足 如下數(shù)學(xué)關(guān)系yk> μζ。所述旁承內(nèi)座和旁承外套之間設(shè)置有用于控制兩者垂向位置關(guān) 系的彈性元件，所述彈性元件的力學(xué)性能使空載摩擦板和重載摩擦板滿足如下位置關(guān)系 在空車狀態(tài)下空載摩擦板的水平位置高于重載摩擦板的水平位置，在重車狀態(tài)下空載摩擦 板的水平位置與重載摩擦板的水平位置齊平。本發(fā)明通過設(shè)置不等高的空載摩擦板和重載摩擦板將下旁承的支承結(jié)構(gòu)分為兩級，并通過彈性元件限定空載摩擦板和重載摩擦板的位置關(guān)系。這樣，在空車狀態(tài)下，由空 載摩擦板支承車體的全部重量，此時下旁承呈彈性狀態(tài)，為車體的第三系彈性懸掛系統(tǒng)。由 于設(shè)計空載摩擦板的摩擦系數(shù)較大和空車靜撓度加大(有第三系彈性)，因此既可提高空 載時的臨界速度，又可提高空車輪重減載的安全性。而在重車狀態(tài)下，空載摩擦板被壓縮至 與重載摩擦板等高，由空載摩擦板和重載摩擦板共同支承車體的全部重量，此時下旁承呈 剛性狀態(tài)，消除了車體側(cè)滾游間，增大了車輛側(cè)滾振動時的平穩(wěn)性；同時由于設(shè)計重載摩擦 板的摩擦系數(shù)較小，保證重車狀態(tài)有較好的通過曲線能力。進一步地，所述旁承內(nèi)座壓塊與旁承內(nèi)座的上部之間為凸凹球面配合連接結(jié)構(gòu)。 具體制作時，所述旁承內(nèi)座壓塊由上部的短柱面體和下部的半球面體構(gòu)成，所述重載摩擦 板嵌置在所述短柱面體的頂部，所述短柱面體的外壁套裝有摩擦板護環(huán)，所述半球面體活 動嵌置在旁承內(nèi)座上部對應(yīng)的凹形球面坑槽中。這樣，一方面可以將重載摩擦板牢靠地固 定在旁承內(nèi)座壓塊上，另一方面旁承內(nèi)座壓塊與旁承內(nèi)座的凸凹球面配合關(guān)系具有極佳的 吻合性，即使在各部件構(gòu)造存在偏差時，仍可確保在重車狀態(tài)下重載摩擦板與車體上旁承 接觸良好，從而確保上、下旁承間工作的穩(wěn)定和可靠。本發(fā)明的優(yōu)點在于將下旁承的承載結(jié)構(gòu)分為空重兩級后，其在空載狀態(tài)下可以 由較大的摩擦系數(shù)的空載摩擦板產(chǎn)生較大的摩擦力矩，提高車體的臨界速度；而在重載狀 態(tài)下可以由較小摩擦系數(shù)的重載摩擦板減輕過大的旁承摩擦力矩，減輕車體過曲線時對輪 軌的橫向力，使重車具有較好的曲線通過性能。并且，將這種下旁承用于全旁承承載式鐵道 貨車轉(zhuǎn)向架時，可減輕轉(zhuǎn)向架中搖枕組成的重量，提高搖枕組成的可靠性，使鐵道貨車的運 行更為平穩(wěn)，滿足鐵道貨車大幅提速的需要。


圖1為本發(fā)明的空重兩級摩擦式下旁承的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中彈性元件采用錐筒形橡膠層的空重兩級摩擦式下旁承的剖視結(jié)構(gòu)示 意圖；圖3為圖1中彈性元件采用螺旋復(fù)位彈簧的空重兩級摩擦式下旁承的剖視結(jié)構(gòu)示 意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述如圖1 3所示，本發(fā)明的空重兩級摩擦式下旁承，具有一個位于中間的旁承內(nèi)座 6和一個套裝在旁承內(nèi)座6外周并可上下移動的旁承外套4。旁承內(nèi)座6的上部安裝有旁承內(nèi)座壓塊2，旁承內(nèi)座壓塊2的頂部安裝有重載摩擦板1。旁承外套4的上部安裝有旁承 外套壓板7，旁承外套壓板7的頂部安裝有空載摩擦板3。在旁承內(nèi)座6和旁承外套4之間 安裝有用于控制兩者上下位置關(guān)系的彈性元件5，彈性元件5的力學(xué)性能應(yīng)使空載摩擦板 3和重載摩擦板1滿足如下位置關(guān)系在空車狀態(tài)下空載摩擦板3的水平位置高于重載摩 擦板1的水平位置(圖2 3中標(biāo)示出了兩者的高度差h)，在重車狀態(tài)下空載摩擦板3的 水平位置與重載摩擦板1的水平位置齊平。同時，空載摩擦板3的摩擦系數(shù)1^和重載摩 擦板ι的摩擦系數(shù)μζ應(yīng)滿足如下數(shù)學(xué)關(guān)系yk> μζ。一般而言，重載摩擦板ι可以選用 高分子材料制成，其不僅具有較小的摩擦系數(shù)，而且具有極好的減摩耐磨性能，適于重車承 載的需要；而空載摩擦板3可以采用高分子材料中的改性尼龍材料制成，其不僅可具有較 大的摩擦系數(shù)，而且具有極佳的耐磨抗蝕性能，可減輕對車體上旁承的磨損，方便檢修和更 換，有效降低使用成本。本領(lǐng)域技術(shù)人員對上述彈性元件5控制的高度差h、空載摩擦板3的摩擦系數(shù)μ k 以及重載摩擦板ι的摩擦系數(shù)μ z等參數(shù)的選值范圍，可依據(jù)車輛空載和重載運行的需要 進行設(shè)計或調(diào)整。在實際制造時，本發(fā)明的空重兩級摩擦式下旁承可以采用如下兩種結(jié)構(gòu) 形式其一是旁承內(nèi)座6的外壁和旁承外套4的內(nèi)壁呈錐筒形結(jié)構(gòu)，彈性元件5是設(shè)置在旁 承內(nèi)座6的外壁和旁承外套4的內(nèi)壁之間并與它們硫化成一體的錐筒形橡膠層(圖2中的 結(jié)構(gòu))。由于錐筒形橡膠層的剪切彈性大于其壓縮彈性，因此由旁承內(nèi)座6、旁承外套4和 彈性元件5構(gòu)成的彈性體具有較小垂向剛度和較大的徑向剛度，易于對空載摩擦板3和重 載摩擦板1進行準(zhǔn)確定位。其二是旁承內(nèi)座6的外壁和旁承外套4的內(nèi)壁呈直筒形滑動配 合 結(jié)構(gòu)，彈性元件5是設(shè)置在旁承內(nèi)座6的凸臺和旁承外套4的凸緣之間的螺旋復(fù)位彈簧 (圖3中的結(jié)構(gòu))。螺旋復(fù)位彈簧結(jié)構(gòu)簡單、加工容易、安裝和更換方便，同樣適合于對空載 摩擦板3和重載摩擦板1進行準(zhǔn)確定位。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，上述旁承內(nèi)座壓塊2與旁承內(nèi)座6的上部之間采用凸凹 球面配合連接結(jié)構(gòu)。具體地，旁承內(nèi)座壓塊2由上部的短柱面體2a和下部的半球面體2b 構(gòu)成，重載摩擦板1嵌置在短柱面體2a的頂部，短柱面體2a的外壁套裝有摩擦板護環(huán)9，半 球面體2b活動嵌置在旁承內(nèi)座6上部對應(yīng)的凹形球面坑槽中。采用這種結(jié)構(gòu)，在重車狀態(tài) 下重載摩擦板1能夠始終與車體上旁承保持緊密貼合，摩擦工作面受力均勻，產(chǎn)生摩擦力 穩(wěn)定，可進一步提高車輛重載時通過曲線的安全。為了防止灰塵等雜質(zhì)顆粒落入旁承內(nèi)座壓塊2與旁承內(nèi)座6的凸凹球面結(jié)合部 位，在旁承外套壓板7的內(nèi)圈與旁承內(nèi)座壓塊2的外圈所形成的縫隙之間設(shè)置有防塵圈8。 具體地，可將防塵圈8安裝在旁承外套壓板7的內(nèi)圈上。為了保持對車體支承的均衡性，空載摩擦板3的數(shù)量可設(shè)計為偶數(shù)塊，對稱布置 在旁承外套壓板7的頂部兩側(cè)。具體地，空載摩擦板3的數(shù)量可設(shè)計為四塊，每塊均呈圓形， 兩兩對稱嵌置在旁承外套壓板7的頂部兩側(cè)。本發(fā)明的工作原理如下在空車狀態(tài)下，空載摩擦板3高于重載摩擦板1，即兩者 存在高度差h。此時車體上旁承僅僅壓在空載摩擦板3上，由于車體自重壓縮下旁承彈性體 產(chǎn)生的撓度小于上述高度差h，故下旁承在空車時呈彈性狀態(tài)，成為車體的第三系彈性懸掛 系統(tǒng)。又由于空載摩擦板3的摩擦系數(shù)較大，可以確保鐵道貨車轉(zhuǎn)向架在空車時有較 高的臨界速度。而當(dāng)車體載荷增加至重車狀態(tài)時，空載摩擦板3被向下壓縮至與重載摩擦板1齊平，即兩者的高度差h為零。此時車體上旁承同時壓在空載摩擦板3和重載摩擦板 1上，由于車體自重和載重壓縮下旁承彈性體產(chǎn)生的撓度等于甚至超過上述高度差h，故下 旁承在重車時轉(zhuǎn)變?yōu)閯傂灾С袪顟B(tài)，大部分載荷由重載摩擦板1起承擔(dān)。因為重載摩擦板 ι的摩擦系數(shù)μz較小，可以確保鐵道貨車轉(zhuǎn)向架在重車時有較好的曲線通過性能。 當(dāng)然，本發(fā)明的空重兩級摩擦式下旁承不僅適用于全旁承承載式鐵道貨車，也可 用于心盤承載為主、旁承承載為輔的鐵道貨車。
權(quán)利要求
一種空重兩級摩擦式下旁承，包括呈套裝配合關(guān)系的旁承內(nèi)座(6)和旁承外套(4)，其特征在于所述旁承內(nèi)座(6)的上部設(shè)置有旁承內(nèi)座壓塊(2)，所述旁承內(nèi)座壓塊(2)的頂部設(shè)置有重載摩擦板(1)；所述旁承外套(4)的上部設(shè)置有旁承外套壓板(7)，所述旁承外套壓板(7)的頂部設(shè)置有空載摩擦板(3)；所述空載摩擦板(3)的摩擦系數(shù)μk和重載摩擦板(1)的摩擦系數(shù)μz滿足如下數(shù)學(xué)關(guān)系μk＞μz；所述旁承內(nèi)座(6)和旁承外套(4)之間設(shè)置有用于控制兩者垂向位置關(guān)系的彈性元件(5)，所述彈性元件(5)的力學(xué)性能使空載摩擦板(3)和重載摩擦板(1)滿足如下位置關(guān)系在空車狀態(tài)下空載摩擦板(3)的水平位置高于重載摩擦板(1)的水平位置，在重車狀態(tài)下空載摩擦板(3)的水平位置與重載摩擦板(1)的水平位置齊平。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空重兩級摩擦式下旁承，其特征在于所述旁承內(nèi)座(6)的 外壁和旁承外套(4)的內(nèi)壁呈錐筒形結(jié)構(gòu)，所述彈性元件(5)是設(shè)置在旁承內(nèi)座(6)的外 壁和旁承外套(4)的內(nèi)壁之間并與它們硫化成一體的錐筒形橡膠層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空重兩級摩擦式下旁承，其特征在于所述旁承內(nèi)座(6)的 外壁和旁承外套(4)的內(nèi)壁呈直筒形滑動配合結(jié)構(gòu)，所述彈性元件(5)是設(shè)置在旁承內(nèi)座 (6)的凸臺和旁承外套(4)的凸緣之間的螺旋復(fù)位彈簧。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的空重兩級摩擦式下旁承，其特征在于所述旁承內(nèi) 座壓塊(2)與旁承內(nèi)座(6)的上部之間為凸凹球面配合連接結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的空重兩級摩擦式下旁承，其特征在于所述旁承內(nèi)座壓塊(2) 由上部的短柱面體(2a)和下部的半球面體(2b)構(gòu)成，所述重載摩擦板(1)嵌置在所述短 柱面體(2a)的頂部，所述短柱面體(2a)的外壁套裝有摩擦板護環(huán)(9)，所述半球面體(2b) 活動嵌置在旁承內(nèi)座(6)上部對應(yīng)的凹形球面坑槽中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的空重兩級摩擦式下旁承，其特征在于所述旁承外 套壓板(7)的內(nèi)圈與所述旁承內(nèi)座壓塊(2)的外圈之間設(shè)置有防塵圈(8)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的空重兩級摩擦式下旁承，其特征在于所述防塵圈(8)設(shè)置 在所述旁承外套壓板(7)的內(nèi)圈上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的空重兩級摩擦式下旁承，其特征在于所述空載摩 擦板(3)的數(shù)量為偶數(shù)塊，對稱設(shè)置在所述旁承外套壓板(7)的頂部兩側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的空重兩級摩擦式下旁承，其特征在于所述空載摩擦板(3) 的數(shù)量為四塊，兩兩對稱設(shè)置在所述旁承外套壓板(7)的頂部兩側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的空重兩級摩擦式下旁承，其特征在于所述重載摩 擦板(1)采用高分子材料制成，所述空載摩擦板(3)采用高分子材料中的改性尼龍材料制 成。
全文摘要
一種空重兩級摩擦式下旁承，包括呈套裝配合關(guān)系的旁承內(nèi)座和旁承外套。旁承內(nèi)座的上部設(shè)置有旁承內(nèi)座壓塊，旁承內(nèi)座壓塊的頂部設(shè)置有重載摩擦板。旁承外套的上部設(shè)置有旁承外套壓板，旁承外套壓板的頂部設(shè)置有空載摩擦板。空載摩擦板的摩擦系數(shù)μk大于重載摩擦板的摩擦系數(shù)μz。旁承內(nèi)座和旁承外套之間設(shè)置有用于控制兩者垂向位置關(guān)系的彈性元件，彈性元件的力學(xué)性能使空載摩擦板和重載摩擦板滿足如下位置關(guān)系在空車狀態(tài)下空載摩擦板的水平位置高于重載摩擦板的水平位置，在重車狀態(tài)下空載摩擦板的水平位置與重載摩擦板的水平位置齊平。裝配有上述下旁承的鐵道貨車轉(zhuǎn)向架，在空載時具有較高的臨界速度，在重載時具有較好的曲線通過能力。
文檔編號B61F5/14GK101830235SQ20101017689
公開日2010年9月15日 申請日期2010年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月14日
發(fā)明者孫明道, 宮萬祿, 徐勇, 王寶磊 申請人:南車長江車輛有限公司