一种轨道车辆转向架铰接构架、转向架和列车

1.本发明涉及转向架技术领域，特别是一种轨道车辆转向架铰接构架、转向架和列车。


背景技术：

2.现有铁路转向架主要为三大件式和整体构架式转向架，三大件式转向架适应线路扭曲能力较强，但其结构松散，抗菱刚度小，运行速度较低，而整体构架式转向架菱形变形较小，但其适应线路扭曲能力差，需要靠柔软的一系垂向变形来适应线路扭曲，对一系悬挂和轨道的要求较高。
3.现有部分柔性整体式构架能减小两个侧梁间的扭转刚度，其主要通过橡胶关节或薄钢板横梁实现。对于采用橡胶关节的柔性构架，橡胶关节承受扭矩大，且采用橡胶关节的柔性构架的两个侧梁间只能转动一定角度，不能实现两侧梁间的自由扭转；对于横梁采用薄钢板实现柔性的构架，其两个侧梁间转动角度有限，也不能实现自由扭转。对于两侧梁不能自由扭转的转向架，线路适应能力和曲线通过能力有限。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于：针对现有技术存在的现有部分柔性整体式构架不能实现两侧梁间的自由扭转的问题，提供一种轨道车辆转向架铰接构架、转向架和列车。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
6.第一方面，本发明提供了一种轨道车辆转向架铰接构架，包括纵向布置的左侧梁、右侧梁和横向布置的铰接横梁装置，所述左侧梁、所述右侧梁和所述铰接横梁装置形成h型整体构架，所述铰接横梁装置包含外套筒和内套筒，所述内套筒伸入所述外套筒内，所述外套筒和所述内套筒之间通过左轴承和右轴承相连，所述左轴承和所述右轴承之间具有跨度，所述左侧梁和所述右侧梁通过所述左轴承和右轴承实现相互自由扭转。
7.作为本发明优选地技术方案，所述左侧梁和所述右侧梁的两端通过一系悬挂装置与轮对相连。
8.作为本发明进一步优选地技术方案，所述左侧梁和所述右侧梁的两端分别设有一系弹簧安装座孔。
9.作为本发明优选地技术方案，所述左侧梁和所述右侧梁上分别设有过渡件，所述铰接横梁装置通过法兰结构连接所述过渡件。
10.作为本发明进一步优选地技术方案，所述过渡件为圆环状，内侧通过焊接与所述左侧梁或所述右侧梁连接，外侧通过螺栓紧固件与所述铰接横梁装置连接。
11.作为本发明优选地技术方案，所述铰接横梁装置还包含左定位套筒、中定位套筒、右定位套筒、左轴承定位端盖和右轴承定位端盖，所述左定位套筒、所述中定位套筒、所述右定位套筒依次套设于所述内套筒外，所述左轴承定位端盖和所述右轴承定位端盖分别连接于所述外套筒两端法兰，所述左轴承定位端盖和所述左定位套筒之间设置所述左轴承，
所述右轴承定位端盖和所述右定位套筒之间设置所述右轴承。
12.作为本发明进一步优选地技术方案，所述中定位套筒采用过盈配合的连接方式安装在所述内套筒上。
13.作为本发明进一步优选地技术方案，所述外套筒的两端呈法兰状，法兰上均匀布置有供螺栓连接件使用的通孔，法兰与所述外套筒的长直段外圆柱面之间通过半径较大的圆角实现过渡，所述外套筒的左端法兰连接所述左轴承定位端盖，右端法兰连接所述右轴承定位端盖，所述外套筒的长直段外表面上连接有牵引拉杆及横向止挡安装座。
14.作为本发明进一步优选地技术方案，所述左轴承定位端盖包括上端盖和下端盖，所述左轴承定位端盖采用分体结构，有利于所述铰接构架的拆装。
15.作为本发明进一步优选地技术方案，所述内套筒采用变截面设计，其外表面包括五个不同直径的圆柱面和一个锥面，相邻的不同直径的所述圆柱面间设有卸荷槽，其中，所述左轴承和所述右轴承两端的四个所述卸荷槽较浅，所述中定位套筒两端的两个所述卸荷槽较深，所述内套筒的一端为法兰，法兰与所述内套筒的长直段外圆柱面之间通过斜直段和圆角实现过渡，所述内套筒的另一端为所述锥面。
16.作为本发明优选地技术方案，所述左轴承和所述右轴承为钢滑动轴承，所述左轴承和所述右轴承采用相同外径和不同内径，其中，所述左轴承内径比所述右轴承内径稍大，符合轴承安装顺序。
17.作为本发明优选地技术方案，所述左侧梁和所述右侧梁均为单腹板结构，所述左侧梁和所述右侧梁在单腹板两侧各有一组筋板焊接在重要结构处，所述左侧梁和所述右侧梁外侧分别连接有一组箱型外伸梁，所述外伸梁位于所述左侧梁和所述右侧梁的纵向中心，所述外伸梁外连接有抗侧滚扭杆安装套筒，所述抗侧滚扭杆安装套筒外圆柱面上连接有抗蛇行减振器安装座。
18.作为本发明优选地技术方案，所述左侧梁和所述右侧梁上布置有二系空气弹簧安装座孔、制动装置安装座、二系横向减振器安装座、一系纵向拉杆安装座。
19.第二方面，本发明还提供了一种转向架，包括如以上任一项所述的轨道车辆转向架铰接构架。
20.第三方面，本发明还提供了一种列车，包括至少一个如以上所述的转向架。
21.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
22.1、本发明铰接构架属于h型整体式构架，是一个整体稳定结构，依靠铰接横梁装置能使铰接构架承受三个方向的力和两个方向的扭矩，即能进行三个方向的力和两个方向的扭矩平衡，只释放绕横向转动的自由度，使转向架均载性能好、稳定性高、通过曲线的安全性高、适应线路扭曲能力强，从而使转向架能在各种线路上提高运行速度。
23.2、使用本发明铰接构架的转向架扭转刚度较小，能同时拥有优越的运行稳定性和曲线通过性，从根本上解决了传统转向架运行稳定性和曲线通过性之间的矛盾。
24.3、使用本发明铰接构架，所述铰接构架的两侧梁很容易绕横轴产生相对扭转运动，使对应的转向架适应线路不平顺能力大大增强，能使转向架采用结构简单的轴箱悬挂，从而降低转向架生产和维护成本，若转向架采用性能较好的轴箱悬挂，则能使转向架运行速度更高、运行平稳性更好。
25.4、使用本发明铰接构架，所述铰接横梁装置通过螺栓紧固件与左侧梁、右侧梁上
的过渡件连接，所述铰接横梁装置各法兰之间采用螺栓紧固件进行连接，且螺栓连接件都暴露在外，拆装过程简单，便于检修，避免了所述铰接横梁装置在安装过程中因为采用了焊接连接方式而对轴承产生不利影响。
26.5、本发明铰接构架易匹配不同项目的转向架，从而降低了转向架研发成本。
附图说明
27.图1为轨道车辆转向架铰接构架的立体结构示意图；
28.图2为轨道车辆转向架铰接构架的剖视图；
29.图3为铰接横梁装置的剖视图；
30.图4为铰接横梁装置的爆炸视图；
31.图5为左轴承定位端盖的结构示意图。
32.图中标记：1-左侧梁，2-右侧梁，3-一系弹簧安装座孔，4-抗侧滚扭杆安装套筒，5-抗蛇行减振器安装座，6-外伸梁，7-二系空气弹簧安装座孔，8-过渡件，9-铰接横梁装置，91-内套筒，92-左轴承定位端盖，921-上端盖，922-下端盖，93-左轴承，94-外套筒，95-左定位套筒，96-中定位套筒，97-右定位套筒，98-右轴承，99-右轴承定位端盖，10-制动装置安装座，11-牵引拉杆及横向止挡安装座，12-一系纵向拉杆安装座，13-二系横向减振器安装座。
具体实施方式
33.下面结合附图，对本发明作详细的说明。
34.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
35.实施例1
36.如图1至图5所示，本发明所述的一种轨道车辆转向架铰接构架，包括纵向布置的左侧梁1、右侧梁2和横向布置的铰接横梁装置9.
37.如图1所示，所述左侧梁1、所述右侧梁2和所述铰接横梁装置9形成h型整体构架，所述左侧梁1和所述右侧梁2的中部分别具有下凹段，所述铰接横梁装置9的两端连接于所述下凹段。
38.如图1和图2所示，所述左侧梁1和所述右侧梁2的所述下凹段处分别设有过渡件8，所述过渡件8为圆环状，内侧通过焊接与所述左侧梁1或所述右侧梁2连接，所述铰接横梁装置9整体呈圆筒状，所述铰接横梁装置9的两端为法兰结构，所述过渡件8的外侧通过螺栓紧固件与所述铰接横梁装置9连接，当转向架需要安装抗侧滚扭杆时，能通过所述过渡件8和所述铰接横梁装置9的中心圆孔穿入抗侧滚扭杆；所述内套筒91与所述外套筒94与所述过渡件8相连的端部都采用相同法兰，从而使所述铰接构架的所述左侧梁1和所述右侧梁2具有互换性，减小了转向架的研发和生产成本；所述铰接横梁装置9各法兰之间采用螺栓紧固件进行连接，且螺栓连接件都暴露在外，拆装过程简单，便于检修，避免了所述铰接横梁装置9在安装过程中因为采用了焊接连接方式而对轴承产生不利影响。
39.如图2至图4所示，所述铰接横梁装置9包含内套筒91、左轴承定位端盖92、左轴承
93、外套筒94、左定位套筒95、中定位套筒96、右定位套筒97、右轴承98和右轴承定位端盖99，所述左定位套筒95、所述中定位套筒96、所述右定位套筒97所述左轴承定位端盖92和所述右轴承定位端盖99为五个定位件。
40.如图2至图4所示，所述内套筒91伸入所述外套筒94内，所述左轴承93和所述右轴承98为钢滑动轴承，套设于所述内套筒91上，所述左轴承93和所述右轴承98采用相同外径和不同内径，其中，所述左轴承93内径比所述右轴承98内径稍大，符合轴承安装顺序，所述外套筒94和所述内套筒91之间通过所述左轴承93和所述右轴承98相连，所述左轴承93和所述右轴承98之间具有一定跨度，所述左侧梁1和所述右侧梁2通过所述左轴承93和右轴承98实现相互自由扭转，且所述左侧梁1和所述右侧梁2间扭转刚度较小，可做自由的点头扭转运动。
41.如图2至图4所示，所述左定位套筒95、所述中定位套筒96、所述右定位套筒97依次套设于所述内套筒91外，所述中定位套筒96采用过盈配合的连接方式安装在所述内套筒91上，所述左轴承定位端盖92和所述右轴承定位端盖99分别连接于所述外套筒94两端的法兰上，所述左轴承定位端盖92和所述左定位套筒95之间设置所述左轴承93，所述右轴承定位端盖99和所述右定位套筒97之间设置所述右轴承98。
42.如图2至图4所示，所述外套筒94的两端呈法兰状，法兰上均匀布置有供螺栓连接件使用的通孔，法兰与所述外套筒94的长直段外圆柱面之间通过半径较大的圆角实现过渡，所述外套筒94的左端法兰连接所述左轴承定位端盖92，右端法兰连接所述右轴承定位端盖99，所述外套筒94的长直段外表面上连接有牵引拉杆及横向止挡安装座11，所述左轴承定位端盖92包括上端盖921和下端盖922，所述左轴承定位端盖92采用分体结构，有利于所述铰接横梁装置9和所述铰接构架的拆装。
43.如图3所示，所述内套筒91采用变截面设计，其外表面包括五个不同直径的圆柱面和一个锥面，相邻的不同直径的所述圆柱面间设有卸荷槽，其中，所述左轴承93和所述右轴承98两端的四个所述卸荷槽较浅，所述中定位套筒96两端的两个所述卸荷槽较深，所述内套筒91的一端为法兰，法兰与所述内套筒91的长直段外圆柱面之间通过斜直段和圆角实现过渡，所述内套筒91的另一端为所述锥面，以实现所述右轴承98右端的突悬量和便于轴承及定位套筒的安装。
44.装配时，所述内套筒91上先套入所述左轴承93，再套入所述左定位套筒95、所述中定位套筒96、所述右定位套筒97和所述右轴承98，然后把所述内套筒91伸入所述外套筒94内，在所述外套筒94的左端部安装上分体式的所述左轴承定位端盖92，在所述外套筒94的右端部安装上一体式的所述右轴承定位端盖99，所述铰接横梁装置9就安装完成了，再将所述铰接横梁装置9与所述左侧梁1和所述右侧梁2上的所述过渡件8用螺栓紧固件相连后，所述铰接构架便安装完成，形成整体构架，且所述左侧梁1和所述右侧梁2扭转刚度较小，能做自由的点头扭转运动。
45.如图1所示，所述左侧梁1和所述右侧梁2均为单腹板结构，所述左侧梁1和所述右侧梁2在单腹板两侧各有一组筋板焊接在重要结构处，所述左侧梁1和所述右侧梁2外侧分别连接有一组箱型外伸梁6，所述外伸梁6位于所述左侧梁1和所述右侧梁2的纵向中心，所述外伸梁6外连接有抗侧滚扭杆安装套筒4，所述抗侧滚扭杆安装套筒4外圆柱面上连接有抗蛇行减振器安装座5，所述左侧梁1和所述右侧梁2的两端通过一系悬挂装置与轮对相连，
所述左侧梁1和所述右侧梁2的两端分别设有一系弹簧安装座孔3，所述左侧梁1和所述右侧梁2上布置有二系空气弹簧安装座孔7、制动装置安装座10、二系横向减振器安装座13、一系纵向拉杆安装座12。
46.使用时，所述铰接构架会受到来自一系悬挂或车体的横向力，当所述外套筒94受到所述右侧梁2向左的横向力时，横向力通过所述右轴承定位套筒99传给所述右轴承98的外圈，所述右轴承98依靠自身结构再把力传到内圈，内圈再传给所述右定位套筒97，所述右定位套筒97再传给所述中定位套筒96，然后所述中定位套筒96依靠其与所述内套筒91的过盈配合关系传给所述内套筒91，所述内套筒91会传给所述左侧梁1，所述左侧梁1的力会经过一系悬挂传给轮对，最终此横向力会作用于轨道，实现力的平衡，当所述左侧梁1受到向右的横向力时，横向力平衡的传输途径与上述路径相反。
47.使用时，当所述右侧梁2受到向右的横向力时，所述右侧梁2会对所述外套筒94有一个向右的拉力，此力通过所述左轴承定位端盖92把力传给所述左轴承93的外圈，所述左轴承93会通过自身结构把力传给内圈，内圈再把力传给所述左定位套筒95，所述左定位套筒95再传给所述中定位套筒96，然后所述中定位套筒96依靠其与内套筒的过盈配合关系传给所述内套筒91，所述内套筒91会传给所述左侧梁1，所述左侧梁1的力会经过一系悬挂传给轮对，最终与轨道作用进行力的平衡，当所述左侧梁1受到向左的横向力时，横向力平衡的传输途径与上述路径相反。
48.使用时，当所述左侧梁1和所述右侧梁2受到车体的垂向力时，两个力会在所述铰接横梁装置9上产生弯矩，由于所述铰接横梁装置9上布置了两个有一定横向跨距的所述左轴承93和所述右轴承98，通过所述左轴承93和所述右轴承98会产生相应的力和弯矩与上述力和弯矩平衡，当所述左侧梁1和所述右侧梁2受到纵向力时，依靠所述铰接横梁装置9也可平衡。
49.因此，本发明铰接构架能承受三个方向的力和两个方向的转矩，只释放铰接构架绕横轴转动的自由度，同时所述左侧梁1和所述右侧梁2间扭转刚度较小，即所述左侧梁1和所述右侧梁2能做自由相互点头扭转运动，从而使得采用此铰接构架的转向架同时拥有优越的均载性、线路适应性、曲线通过性、运行稳定性，能从根本上解决运行稳定性和曲线通过性之间的矛盾。
50.实施例2
51.本发明所述的一种转向架，包括如实施例1所述的轨道车辆转向架铰接构架。
52.实施例3
53.本发明所述的一种列车，包括至少一个如实施例2所述的转向架。
54.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种轨道车辆转向架铰接构架，其特征在于，包括纵向布置的左侧梁(1)、右侧梁(2)和横向布置的铰接横梁装置(9)，所述左侧梁(1)、所述右侧梁(2)和所述铰接横梁装置(9)形成h型整体构架，所述铰接横梁装置(9)包含外套筒(94)和内套筒(91)，所述内套筒(91)伸入所述外套筒(94)内，所述外套筒(94)和所述内套筒(91)之间通过左轴承(93)和右轴承(98)相连，所述左轴承(93)和所述右轴承(98)之间具有跨度，所述左侧梁(1)和所述右侧梁(2)通过所述左轴承(93)和右轴承(98)实现相互自由扭转。2.根据权利要求1所述的轨道车辆转向架铰接构架，其特征在于，所述左侧梁(1)和所述右侧梁(2)的两端通过一系悬挂装置与轮对相连。3.根据权利要求1所述的轨道车辆转向架铰接构架，其特征在于，所述左侧梁(1)和所述右侧梁(2)上分别设有过渡件(8)，所述铰接横梁装置(9)通过法兰结构连接所述过渡件(8)。4.根据权利要求1所述的轨道车辆转向架铰接构架，其特征在于，所述铰接横梁装置(9)还包含左定位套筒(95)、中定位套筒(96)、右定位套筒(97)、左轴承定位端盖(92)和右轴承定位端盖(99)，所述左定位套筒(95)、所述中定位套筒(96)、所述右定位套筒(97)依次套设于所述内套筒(91)外，所述左轴承定位端盖(92)和所述右轴承定位端盖(99)分别连接于所述外套筒(94)两端法兰，所述左轴承定位端盖(92)和所述左定位套筒(95)之间设置所述左轴承(93)，所述右轴承定位端盖(99)和所述右定位套筒(97)之间设置所述右轴承(98)。5.根据权利要求4所述的轨道车辆转向架铰接构架，其特征在于，所述外套筒(94)的两端呈法兰状，法兰上均匀布置有供螺栓连接件使用的通孔，所述外套筒(94)的左端法兰连接所述左轴承定位端盖(92)，右端法兰连接所述右轴承定位端盖(99)，所述外套筒(94)的长直段外表面上连接有牵引拉杆及横向止挡安装座(11)。6.根据权利要求4所述的轨道车辆转向架铰接构架，其特征在于，所述内套筒(91)采用变截面设计，其外表面包括五个不同直径的圆柱面和一个锥面，相邻的不同直径的所述圆柱面间设有卸荷槽，其中，所述左轴承(93)和所述右轴承(98)两端的四个所述卸荷槽较浅，所述中定位套筒(96)两端的两个所述卸荷槽较深，所述内套筒(91)的一端为法兰，所述内套筒(91)的另一端为所述锥面。7.根据权利要求1所述的轨道车辆转向架铰接构架，其特征在于，所述左轴承(93)和所述右轴承(98)为钢滑动轴承，所述左轴承(93)和所述右轴承(98)采用相同外径和不同内径，其中，所述左轴承(93)内径比所述右轴承(98)内径大。8.根据权利要求1-7任一项所述的轨道车辆转向架铰接构架，其特征在于，所述左侧梁(1)和所述右侧梁(2)均为单腹板结构，所述左侧梁(1)和所述右侧梁(2)外侧分别连接有一组箱型外伸梁(6)，所述外伸梁(6)位于所述左侧梁(1)和所述右侧梁(2)的纵向中心，所述外伸梁(6)外连接有抗侧滚扭杆安装套筒(4)，所述抗侧滚扭杆安装套筒(4)外圆柱面上连接有抗蛇行减振器安装座(5)。9.一种转向架，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的轨道车辆转向架铰接构架。10.一种列车，其特征在于，包括至少一个如权利要求9所述的转向架。

技术总结
本发明关于一种轨道车辆转向架铰接构架，包括纵向布置的左侧梁、右侧梁和横向布置的铰接横梁装置，铰接横梁装置包含外套筒和内套筒，内套筒伸入外套筒内，外套筒和内套筒之间通过左轴承和右轴承相连，左侧梁和右侧梁通过左轴承和右轴承实现相互自由扭转。本发明属于H型整体式构架，依靠铰接横梁装置能使铰接构架承受三个方向力和两个方向扭矩，只释放绕横向转动的自由度，使转向架均载性能好、稳定性高、通过曲线的安全性高、适应线路扭曲能力强，从而使转向架能在各种线路上提高运行速度，铰接横梁装置采用暴露在外的螺栓紧固件进行连接，拆装过程简单，便于检修。便于检修。便于检修。


技术研发人员：周张义 张扬
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：2023.07.17
技术公布日：2023/9/6