專利名稱：全旁承承載式鐵道貨車轉(zhuǎn)向架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鐵道貨車轉(zhuǎn)向架，具體地指一種全旁承承載式鐵道貨車轉(zhuǎn)向架。
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(gè)側(cè)架組成和一個(gè)搖 枕組成這三大件式結(jié)構(gòu)，側(cè)架組成的兩端導(dǎo)框通過軸箱承載鞍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(shí)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(diǎn)是車體通過曲線時(shí)其轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向靈活，而車體通過扭曲線 路時(shí)其輪重均載性好。但其缺點(diǎn)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(dòng)時(shí)的平穩(wěn)性較差。 如何有效消除搖枕組成所產(chǎn)生的巨大彎矩，同時(shí)保證車輛通過曲線的良好性能和提高鐵道 車輛運(yùn)行平穩(wěn)性，對提速鐵道貨車具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要提供一種自重輕、受力狀況合理、能夠具有良好通過曲線性 能和保持車輛側(cè)滾振動(dòng)平穩(wěn)的全旁承承載式鐵道貨車轉(zhuǎn)向架，以滿足當(dāng)前鐵道貨車大幅提 速的需要。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的全旁承承載式鐵道貨車轉(zhuǎn)向架，包括前后輪對 組成、兩個(gè)側(cè)架組成、一個(gè)搖枕組成和兩組中央彈簧懸掛裝置，所述側(cè)架組成的兩端導(dǎo)框 承放在所述輪對組成的軸箱承載鞍上，所述搖枕組成的兩端安裝在所述中央彈簧懸掛裝置 上，所述中央彈簧懸掛裝置承放在所述側(cè)架組成的中央方框內(nèi)。其特殊之處在于所述搖枕 組成的中央設(shè)置有與車體的圓柱式上心盤旋轉(zhuǎn)配合的中心導(dǎo)向孔，用于傳遞車體的縱橫向 力。所述搖枕組成的兩端對應(yīng)于中央彈簧懸掛裝置的上方設(shè)置有下旁承安裝孔，所述下旁 承安裝孔內(nèi)設(shè)置與車體兩側(cè)的上旁承相配合的下旁承，用于傳遞車體的垂直載荷。本發(fā)明將車體的垂直載荷通過上旁承直接傳遞給下旁承，然后由下旁承傳遞給搖 枕組成，再由搖枕組成傳遞給安裝在側(cè)架組成中央方框內(nèi)的中央彈簧懸掛裝置。這樣，搖枕 組成僅承受下旁承和中央彈簧懸掛裝置的壓力，而不產(chǎn)生由車體垂直載荷引起的彎矩，從 而可以大幅減輕搖枕組成的重量，并提高搖枕組成的可靠性。
進(jìn)一步地，所述下旁承為空重兩級(jí)摩擦式結(jié)構(gòu)，它包括呈套裝配合關(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。所述旁承外套的頂部設(shè)置有空載摩擦板。所述空載摩擦板的摩擦系數(shù)μk 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μ k > μ ζ。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(jí)，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(shí)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(jì)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(shí)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(shí)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(dòng)時(shí)的平穩(wěn)性；同時(shí)由于設(shè)計(jì)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。綜上所述，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)其一，由于搖枕組成的中心導(dǎo)向孔只承受車體的 縱、橫向力，而搖枕組成承受車體垂直載荷的彎矩近乎為零，因此可以大幅降低搖枕組成的 重量，進(jìn)而大幅減輕轉(zhuǎn)向架的自重，降低轉(zhuǎn)向架的制造與檢修成本。同時(shí)，旁承承載消除了 車體側(cè)滾游動(dòng)間隙，在運(yùn)行過程中能夠保持車輛側(cè)滾振動(dòng)的平穩(wěn)。其二，將下旁承的承載結(jié) 構(gòu)分為空重兩級(jí)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)的重載摩擦板減小過大 的旁承摩擦力矩，進(jìn)而減輕車體過曲線時(shí)對輪軌的橫向力，使重車具有較好的曲線通過性 能，滿足時(shí)速120km/h鐵道貨車設(shè)計(jì)的需要。


圖1為一種全旁承承載式鐵道貨車轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中的搖枕組成與車體的圓柱式上心盤和上旁承的配合關(guān)系示意圖；圖3為圖1中的下旁承的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖3中的彈性元件采用錐筒形橡膠層的下旁承的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖3中的彈性元件采用螺旋復(fù)位彈簧的下旁承的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述如圖1 2所示，本發(fā)明的全旁承承載式鐵道貨車轉(zhuǎn)向架，包括前后輪對組成11、 兩個(gè)側(cè)架組成12、一個(gè)搖枕組成15和兩組中央彈簧懸掛裝置14。側(cè)架組成12的兩端導(dǎo)框 承放在輪對組成11的軸箱承載鞍上，搖枕組成15的兩端安裝在中央彈簧懸掛裝置14上， 中央彈簧懸掛裝置14承放在側(cè)架組成12的中央方框內(nèi)。在搖枕組成15的中央加工有中 心導(dǎo)向孔15a，中心導(dǎo)向孔15a內(nèi)設(shè)置有彈性橡膠套和/或抗磨損襯套，可以有效緩解車體 扭轉(zhuǎn)對轉(zhuǎn)向架的惡性影響，減少部件磨耗，延長使用壽命。車體的圓柱式上心盤16插入在中心導(dǎo)向孔15a中，使整個(gè)轉(zhuǎn)向架可繞車體的圓柱式上心盤16轉(zhuǎn)動(dòng)，車體的縱、橫向力則通 過圓柱式上心盤16傳遞給搖枕組成15。在搖枕組成15的兩端對應(yīng)于中央彈簧懸掛裝置 14的上方加工有下旁承安裝孔15b，下旁承安裝孔15b內(nèi)裝配有下旁承13，下旁承13與車 體兩側(cè)的上旁承17相配合，將車體的垂直載荷傳遞給搖枕組成15，再傳遞給中央彈簧懸掛 裝置14，且在搖枕組成15上不產(chǎn)生垂直載荷彎矩。如圖3 5所示，下旁承13采用空重兩級(jí)摩擦式結(jié)構(gòu)，它具有一個(gè)位于中間的旁 承內(nèi)座6和一個(gè)套裝在旁承內(nèi)座6外周并可上下移動(dòng)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4 5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(shí)，空載摩擦板3的摩擦系數(shù)μ k和重載摩擦板1的摩擦系數(shù)μ ζ應(yīng)滿足如下數(shù)學(xué)關(guān)系 Uk> μζ。一般而言，重載摩擦板1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， 可減輕對上旁承17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(yùn)行的需要 進(jìn)行設(shè)計(jì)或調(diào)整。在實(shí)際制造時(shí)，下旁承13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4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(jìn)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(dòng)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(tái)和旁承外套4的凸緣之間的螺旋復(fù)位彈簧(圖5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(jìn)行準(zhǔn)確定位。下旁承13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(shí)上旁承17僅僅壓在空載摩擦板3上，由于車體自重壓縮下旁承13的 彈性體產(chǎn)生的撓度小于上述高度差h，故下旁承13在空車時(shí)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)μk較大，可以確保鐵道貨車轉(zhuǎn)向架在空 車時(shí)有較高的臨界速度。而當(dāng)車體載荷增加至重車狀態(tài)時(shí)，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(shí)上旁承17同時(shí)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13的彈性體產(chǎn)生的撓度等于甚至超過上述高 度差h，故下旁承13在重車時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)閯傂灾С袪顟B(tài)，大部分車體載荷由重載摩擦板1承擔(dān)。 由于重載摩擦板1的摩擦系數(shù)μζ較小，可以確保鐵道貨車轉(zhuǎn)向架在重車時(shí)有較好的曲線 通過性能。
權(quán)利要求
一種全旁承承載式鐵道貨車轉(zhuǎn)向架，包括前后輪對組成(11)、兩個(gè)側(cè)架組成(12)、一個(gè)搖枕組成(15)和兩組中央彈簧懸掛裝置(14)，所述側(cè)架組成(12)的兩端導(dǎo)框承放在所述輪對組成(11)的軸箱承載鞍上，所述搖枕組成(15)的兩端安裝在所述中央彈簧懸掛裝置(14)上，所述中央彈簧懸掛裝置(14)承放在所述側(cè)架組成(12)的中央方框內(nèi)，其特征在于所述搖枕組成(15)的中央設(shè)置有與車體的圓柱式上心盤(16)轉(zhuǎn)動(dòng)配合的中心導(dǎo)向孔(15a)，用于傳遞車體的縱、橫向力；所述搖枕組成(15)的兩端對應(yīng)于中央彈簧懸掛裝置(14)的上方設(shè)置有下旁承安裝孔(15b)，所述下旁承安裝孔(15b)內(nèi)設(shè)置與車體兩側(cè)的上旁承(17)相配合的下旁承(13)，用于傳遞車體的垂直載荷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全旁承承載式鐵道貨車轉(zhuǎn)向架，其特征在于所述中心導(dǎo)向 孔(15a)內(nèi)設(shè)置有彈性橡膠套和/或抗磨損襯套。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的全旁承承載式鐵道貨車轉(zhuǎn)向架，其特征在于所述下旁 承(13)為空重兩級(jí)摩擦式結(jié)構(gòu)，它包括呈套裝配合關(guān)系的旁承內(nèi)座(6)和旁承外套(4)， 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)和重載摩擦板(1)的摩擦系數(shù)滿足如下數(shù)學(xué)關(guān)系Pk> 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。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全旁承承載式鐵道貨車轉(zhuǎn)向架，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。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全旁承承載式鐵道貨車轉(zhuǎn)向架，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(dòng)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(tái)和旁承外套(4)的凸緣之間的螺旋復(fù)位彈簧。
全文摘要
一種全旁承承載式鐵道貨車轉(zhuǎn)向架，包括前后輪對組成、兩個(gè)側(cè)架組成、一個(gè)搖枕組成和兩組中央彈簧懸掛裝置。搖枕組成的中央設(shè)置有與車體的圓柱式上心盤旋轉(zhuǎn)配合的中心導(dǎo)向孔，用于傳遞車體的縱、橫向力。搖枕組成的兩端對應(yīng)于中央彈簧懸掛裝置的上方設(shè)置有下旁承安裝孔，下旁承安裝孔內(nèi)設(shè)置與車體兩側(cè)的上旁承相對應(yīng)的下旁承，用于傳遞車體的垂直載荷。下旁承為空重兩級(jí)摩擦式結(jié)構(gòu)，具有由彈性元件控制不等高布置的空載摩擦板和重載摩擦板，在空車狀態(tài)下空載摩擦板的水平位置高于重載摩擦板，在重車狀態(tài)下空載摩擦板的水平位置與重載摩擦板齊平。其自重輕、受力合理、車輛側(cè)滾振動(dòng)的平穩(wěn)性好，空載時(shí)具有較高的臨界速度，重載時(shí)具有較好的曲線通過能力。
文檔編號(hào)B61F5/14GK101830233SQ20101017689
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, 李永江, 王寶磊, 羅輝, 肖光毅 申請人:南車長江車輛有限公司