一种轨道车辆及其转向架的制作方法

[0001]
本申请涉及轨道车辆技术领域，尤其涉及一种轨道车辆及其转向架。


背景技术：

[0002]
转向架作为轨道车辆的重要部件，主要用于对车体进行承载并实现走行和转向功能。传统的转向架主要包括具有车轮和车轴的轮对、安装于车轴上的轴箱、安装于轴箱上的一系悬挂装置和安装于一系悬挂装置顶部的构架；转向架包括动力转向架和非动力转向架；动力转向架还包括用于驱动车轮转动的驱动装置。
[0003]
其中，构架是转向架的主体结构，许多部件均需要安装于构架上。传统构架主要由两个平行的侧梁及连接在两个侧梁中部之间的横梁构成一个“h”型结构。构架本身为整体结构，在后续装配其它部件的过程中，构架也是整体进行吊装。一系悬挂装置需要通过紧固件等固定连接方式安装到轴箱上，而构架的侧梁与一系悬挂装置之间同样需要通过紧固件等固定连接方式进行安装固定，导致现有转向架在装配过程中具有装配程序繁琐和费时费力的问题。


技术实现要素：

[0004]
本申请实施例中提供了一种轨道车辆及其转向架，该转向架的一系悬挂装置与轴箱和侧梁之间均通过插接配合进行连接，装配简单、方便且省时省力，用于解决现有转向架在装配过程中具有装配程序繁琐和费时费力的问题。
[0005]
本申请第一方面实施例提供了一种转向架，包括车轴、轴箱和一系悬挂装置，所述轴箱安装于所述车轴上；还包括横跨在两个所述车轴上方的两个侧梁，两个所述侧梁相互平行设置；
[0006]
所述一系悬挂装置的底部与所述轴箱的顶部插接配合，所述一系悬挂装置的顶部与所述侧梁的一端部插接配合。
[0007]
优选地，所述侧梁包括第一梁板、位于所述第一梁板上方且与所述第一梁板间隔设置的第二梁板、以及设置在所述第一梁板与所述第二梁板之间的梁板缓冲件；
[0008]
所述一系悬挂装置包括第一悬挂组件和第二悬挂组件，所述第一悬挂组件设置在所述第一梁板与所述第二梁板之间；所述第二悬挂组件设置在所述第一梁板与所述轴箱之间。
[0009]
优选地，所述第一悬挂组件包括交替层叠设置的第一刚性支撑层和第一弹性缓冲层，位于最外侧的两个所述第一刚性支撑层上均设有第一定位孔，所述第一刚性支撑层和所述第一弹性缓冲层之间固定连接；
[0010]
所述第一梁板的顶面和所述第二梁板的底面均设有与所述第一定位孔对应插接配合地第一定位销。
[0011]
优选地，所述第一悬挂组件包括三层所述第一刚性支撑层和夹设在所述第一刚性支撑层之间的两层所述第一弹性缓冲层。
[0012]
优选地，所述第二悬挂组件包括交替层叠设置的第二刚性支撑层和第二弹性缓冲层，所述第二刚性支撑层和所述第二弹性缓冲层之间固定连接；
[0013]
所述第二刚性支撑层包括设置于所述第二悬挂组件顶层的盖板和设置于所述第二悬挂组件底层的底板，所述盖板和所述底板均设置有第二定位孔；
[0014]
所述第一梁板的底面和所述轴箱的顶面均设置有与所述第二定位孔对应插接配合的第二定位销。
[0015]
优选地，所述第二悬挂组件包括五层所述第二刚性支撑层和夹设在所述第二刚性支撑层之间的四层所述第二弹性缓冲层。
[0016]
优选地，所述第一刚性支撑层和所述第一弹性缓冲层之间、以及所述第二刚性支撑层和所述第二弹性缓冲层之间均通过硫化工艺固定连接为一体结构。
[0017]
优选地，所述第一定位孔和所述第二定位孔的孔径均为20mm～40mm。
[0018]
优选地，所述第一刚性支撑层和所述第二刚性支撑层均采用钢板制成，所述第一刚性支撑层和所述第二刚性支撑层的厚度均为2mm～10mm。
[0019]
优选地，所述第一弹性缓冲层和所述第二弹性缓冲层均采用丁腈橡胶制成，所述第一弹性缓冲层和所述第二弹性缓冲层的厚度均为5mm～20mm。
[0020]
优选地，所述第一梁板为碳纤维板；所述第二梁板为碳纤维板。
[0021]
本申请第二方面实施例提供一种轨道车辆，包括如上所述的转向架。
[0022]
本申请实施例提供的转向架，由于一系悬挂装置的底部与轴箱的顶部插接配合、且顶部与侧梁的一端部插接配合，因此，一系悬挂装置与轴箱和侧梁之间均通过插接配合进行插接连接，无需设置紧固件等连接装置进行安装、固定，采用上述插接连接方式能够简化现有一系悬挂装置与轴箱和侧梁之间的装配程序，并使整个装配过程简单、方便、速度快、省时省力，能够解决现有转向架在装配过程中具有装配程序繁琐和费时费力的问题。
[0023]
另外，由于在侧梁的第一梁板与第二梁板之间设置有梁板缓冲件，并且第一梁板和第二梁板均采用碳纤维材料制成，自身具有挠性大、柔性好的优点，能够使侧梁实现提供多级垂向刚度的功能，以达到使其刚度匹配轨道车辆不同载荷的要求，提高轨道车辆的乘坐舒适性；第一梁板和第二梁板可以实现独立变形，使轨道车辆易于通过交叉三角坑路况，提高转向架对于复杂、恶劣线路的适应性；当受到垂向载荷时，第一梁板和第二梁板的两侧将向中部靠近，牵引着轮对向中部靠近，使转向架在通过曲线时，内侧轴距变小，车轮与轨道的冲角减小，车轮磨耗减小，轮轨作用力减小，使车辆易于通过小直径曲线轨道。
附图说明
[0024]
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0025]
图1为本申请实施例提供的一种转向架的结构示意图；
[0026]
图2为图1中转向架的一系悬挂装置与侧梁和轴箱的装配结构示意图；
[0027]
图3为图2中a部分的局部放大视图；
[0028]
图4为图2中一系悬挂装置与轴箱和侧梁之间的装配结构爆炸示意图；
[0029]
图5为本申请实施例提供的一种一系悬挂装置的立体结构示意图；
[0030]
图6为图5中一系悬挂装置的剖视结构示意图。
[0031]
附图标记：
[0032]
1-转向架；11-车轴；12-车轮；13-轴箱；14-一系悬挂装置；15-侧梁；
[0033]
141-第一悬挂组件；142-第二悬挂组件；1411-第一刚性支撑层；1412-第一弹性缓冲层；1413-第一定位孔；1421第二刚性支撑层；1422-第二弹性缓冲层；14211-盖板；14212-底板；1423第二定位孔；
[0034]
151-第一梁板；152-第二梁板；153-梁板缓冲件；154-第一定位销；155-第二定位销。
具体实施方式
[0035]
为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0036]
在本实施例中，轨道车辆可以为内燃机车或电力机车，还可以为动车组、地铁、轻轨或有轨电车等；将车轴的轴心线方向称为横向方向，将轨道车辆行驶的方向称为纵向，将竖直方向称为垂向。
[0037]
实施例一
[0038]
如图1和图2结构所示，本实施例提供的转向架1能够用于轨道车辆，该转向架1包括车轴11、车轮12、轴箱13和一系悬挂装置14，轴箱13安装于车轴11上；如图1结构所示的转向架1包括两个车轴11，在每个车轴11上对称安装有两个车轮12形成一个轮对，通过车轴11转动带动车轮12同步转动，转向架1可以设置有两个轮对，也可以设置有三个轮对或多个轮对；在每个车轮12内侧的车轴11上还安装有一个与车轮12一一对应的轴箱13，每个车轴11上对称设置两个轴箱13，轴箱13与车轴11之间设置有轴承，以使车轴11可相对于轴箱13转动；每个轴箱13顶部设置有一个一系悬挂装置14；
[0039]
上述转向架1还包括横跨在两个车轴11上方的两个侧梁15，两个侧梁15相互平行设置且相互独立；侧梁15沿纵向方向延伸，并横跨在两个车轴11上方，其中，如图1和图2结构所示，侧梁15的两端部安装在位于车轴11同一侧的两个一系悬挂装置14上，一系悬挂装置14用于对侧梁15进行支撑和缓冲垂向力。
[0040]
一系悬挂装置14的底部与轴箱13的顶部插接配合、且顶部与侧梁15的一端部插接配合；如图3和图4结构所示，一系悬挂装置14的底部通过第二定位销155和第二定位孔1423的插接配合定位安装在轴箱13上，一系悬挂装置14的顶部通过第一定位销154和第一定位孔1413的插接配合对侧梁15的一端部进行定位连接；如图4结构所示，在侧梁15上设置有第一定位销154和第二定位销155，在轴箱13顶部设置有第二定位销155，在一系悬挂装置14的顶部和底部设置有与第一定位销154和第二定位销155对应插接配合的第一定位孔1413和第二定位孔1423；对于一系悬挂装置14与轴箱13和侧梁15之间的插接配合结构，可以如图3和图4的设置结构，也可以采用其它的结构，只要能够实现一系悬挂装置14与轴箱13和侧梁15之间的插接配合即可满足本申请实施例的要求；在图2、图3和图4中所示的一系悬挂装置14均为分体结构，即，一系悬挂装置14包括沿竖直方向排列的第一悬挂组件141和第二悬挂组件142，在实际生产中，并不限于图示结构，一系悬挂装置14也可以采用整体结构，只要能
够实现一系悬挂装置14与轴箱13和侧梁15之间的插接配合即可，本申请的实施例中并未对一系悬挂装置14的所有结构进行一一举例，本申请实施例中的附图不构成对一系悬挂装置14和侧梁15的任何限制。
[0041]
上述转向架1中，由于一系悬挂装置14的底部与轴箱13的顶部通过插接配合、且顶部与侧梁15的一端部通过插接配合，因此，一系悬挂装置14与轴箱13和侧梁15之间均通过插接配合进行插接连接，在将一系悬挂装置14安装到轴箱13时，只需将一系悬挂装置14和轴箱13对位准确，安装好一系悬挂装置14再安装侧梁15时，只需将侧梁15与一系悬挂装置14对位准确，通过自重即可进行插接连接，无需设置紧固件等连接装置进行安装、固定，采用上述插接连接方式能够简化现有一系悬挂装置14与轴箱13和侧梁15之间的装配程序，并使整个装配过程变得简单、方便、速度快且省时省力，能够解决现有转向架1在装配过程中具有装配程序繁琐和费时费力的问题。
[0042]
上述转向架1中的侧梁15可以采用如下结构，如图2结构所示，侧梁15为双层板结构，侧梁15可以包括第一梁板151、位于第一梁板151上方且与第一梁板151间隔设置的第二梁板152、以及设置在第一梁板151与第二梁板152之间的梁板缓冲件153；如图2结构所示，第一梁板151和第二梁板152沿垂向方向依次布设，第二梁板152位于第一梁板151的上方，第一梁板151与第二梁板152之间具有预设距离；梁板缓冲件153位于第一梁板151与第二梁板152之间，且处于第一梁板151的中部位置。第一梁板151和第二梁板152均可以为采用碳纤维或玻璃纤维等纤维复合材料制成的板状件，如：碳纤维板、玻璃纤维板、纤维复合材料板等。该梁板缓冲件153可以采用具有一定弹性的材料制成，例如：梁板缓冲件153可以为橡胶板，其形状与第一梁板151的形状匹配，其横向宽度与第一梁板151的中部宽度尺寸相匹配，其厚度和密度决定了缓冲效果；梁板缓冲件153的上表面与第二梁板152紧密贴设，下表面与第一梁板151紧密贴设；梁板缓冲件153的厚度可根据第一梁板151与第二梁板152之间的距离进行设定；除通过梁板缓冲件153对第一梁板151和第二梁板152进行分隔、缓冲外，还可以设置止挡限位结构。
[0043]
通过在第一梁板151与第二梁板152之间设置梁板缓冲件153或止挡限位结构，能够使侧梁15实现提供多级垂向刚度的功能，以达到使其刚度匹配轨道车辆不同载荷的要求，提高轨道车辆的乘坐舒适性。由于在第一梁板151与第二梁板152之间设置有刚度小的橡胶板等梁板缓冲件153，在轨道车辆载荷较小时，第二梁板152承受载荷并传递给梁板缓冲件153，仅梁板缓冲件153变形，第一梁板151不需提供刚度；在轨道车辆载荷较大时，梁板缓冲件153达到变形极限，类似刚性体，将载荷传递给第一梁板151，此时轨道车辆载荷由第一梁板151、梁板缓冲件153和第二梁板152同时承受并提供垂向刚度，保证在轨道车辆随载荷增加时，转向架1提供的刚度同时增加，提高轨道车辆的乘坐舒适性。
[0044]
由于第一梁板151和第二梁板152均采用碳纤维或玻璃纤维等纤维复合材料制成，自身具有挠性大、柔性好的优点，首先，使得转向架1在二系悬挂和一系悬挂装置14之间又增设了一层悬挂，进而提高轨道车辆的乘坐舒适性；其次，第一梁板151和第二梁板152柔性好，使得位于车轴11两侧的侧梁15均可以实现独立变形，使轨道车辆易于通过交叉三角坑路况，相对于仅通过一系悬挂装置14变形来通过交叉三角坑路况的传统转向架，本申请实施例的转向架1对于复杂、恶劣线路的适应性更好；再次，由于第一梁板151和第二梁板152易于变形，当受到垂向载荷时，第一梁板151和第二梁板152两侧将向中部靠近，牵引着轮对
向中部靠近，使转向架1在通过曲线时，内侧轴距变小，形成径向转向架，车轮12与轨道的冲角减小，车轮12磨耗减小，轮轨作用力减小，使轨道车辆更易于通过小直径曲线轨道。
[0045]
上述转向架1中的一系悬挂装置14设置在轴箱13与侧梁15之间，可以采用钢弹簧、橡胶簧等现有结构，也可以采用如下方式实现：
[0046]
一系悬挂装置14包括第一悬挂组件141和第二悬挂组件142，第一悬挂组件141设置在第一梁板151与第二梁板152之间，用于对第二梁板152进行支撑，并对第一梁板151与第二梁板152之间的垂向力进行缓冲和衰减；第二悬挂组件142设置在第一梁板151与轴箱13之间，用于对第一梁板151进行支撑，并对第一梁板151与轴箱13之间的垂向力进行缓冲和衰减。第一悬挂组件141和第二悬挂组件142均可以采用螺旋弹簧、橡胶件等具有一定弹力的结构，但在本实施例中采用以下具体结构：
[0047]
其中，如图5和图6结构所示，第一悬挂组件141包括交替层叠设置的第一刚性支撑层1411和第一弹性缓冲层1412，位于第一悬挂组件141最外侧的两个第一刚性支撑层1411上均设有第一定位孔1413，第一刚性支撑层1411和第一弹性缓冲层1412之间固定连接，第一刚性支撑层1411和第一弹性缓冲层1412之间可以通过硫化工艺固定连接为一体结构，也可以采用其它方式进行固定连接。
[0048]
第一定位孔1413的孔径可以为20mm～40mm，如：20mm、25mm、28mm、30mm、32mm、35mm、40mm；第一定位销154与第一定位孔1413间隙配合。
[0049]
第一刚性支撑层1411采用不锈钢板等合金钢板制成，也可以采用其它材料的刚性板制成；第一刚性支撑层1411的厚度为2mm～10mm，如：2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm；第一刚性支撑层1411的厚度可以根据强度要求进行设计。
[0050]
第一弹性缓冲层1412采用丁腈橡胶等橡胶材料或其它弹性材料制成，第二弹性缓冲层1422的厚度为5mm～20mm，如：5mm、8mm、10mm、12mm、14mm、15mm、16mm、20mm。
[0051]
第一梁板151的顶面和第二梁板152的底面均设有与第一定位孔1413对应插接配合地第一定位销154，通过第一定位销154与第一定位孔1413进行插接配合，将第一悬挂组件141夹设在第一梁板151和第二梁板152之间，以对第一梁板151和第二梁板152之间的垂向力进行缓冲和衰减。
[0052]
具体的，第一悬挂组件141可以包括三层第一刚性支撑层1411和夹设在第一刚性支撑层1411之间的两层第一弹性缓冲层1412，三层第一刚性支撑层1411之间相互平行设置；第一刚性支撑层1411可以设置有三层，也可以设置四层、两层、五层或多层，第一弹性缓冲层1412的设置层数比第一刚性支撑层1411的设置层数少一层，第一刚性支撑层1411和第一弹性缓冲层1412的具体设置层数可以根据实际需要进行设定，但并不限于图6中结构所示的三层第一刚性支撑层1411和两层第一弹性缓冲层1412；位于顶层的第一刚性支撑层1411上设置有第一定位孔1413，供设置在第二梁板152底面的第一定位销154插入；位于底层的第一刚性支撑层1411上也设置有第一定位孔1413，供设置在第一梁板151顶面的第一定位销154插入，以防止第一悬挂组件141与侧梁15之间产生相对移动。
[0053]
第二悬挂组件142包括交替层叠设置的第二刚性支撑层1421和第二弹性缓冲层1422，第二刚性支撑层1421和第二弹性缓冲层1422之间固定连接，具体地可以通过硫化工艺固定连接为一体结构；如图6结构所示，在本实施例中采用的第二悬挂组件142可以包括五层第二刚性支撑层1421和夹设在第二刚性支撑层1421之间的四层第二弹性缓冲层1422；
但是，在具体实际生产、设计、制造过程中，第二悬挂组件142的第二刚性支撑层1421和第二弹性缓冲层1422的具体设置层数可以根据实际需要进行设定，并不限于图6中的五层第二刚性支撑层1421和四层第二弹性缓冲层1422，由于第二刚性支撑层1421和第二弹性缓冲层1422采用交替层叠设置结构，因此，第二弹性缓冲层1422的设置层数比第二刚性支撑层1421的设置层数少一层，并且第二刚性支撑层1421的设置层数可以为图6中的五层，也可以为三层、四层、六层、七层等。
[0054]
第二刚性支撑层1421可以采用不锈钢板等合金钢板制成，也可以采用其它材料的刚性板制成，第二刚性支撑层1421的厚度可以为2mm～10mm，如：2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm；第二刚性支撑层1421的厚度可以根据强度要求进行设计。
[0055]
第二弹性缓冲层1422可以采用丁腈橡胶等橡胶材料或其它弹性材料制成，第二弹性缓冲层1422的厚度可以为5mm～20mm，如：5mm、8mm、10mm、12mm、14mm、15mm、16mm、20mm。
[0056]
为了提高连接的可靠性和稳定性，第二刚性支撑层1421包括设置于第二悬挂组件142顶层的盖板14211和设置于第二悬挂组件142底层的底板14212，盖板14211和底板14212均设置有第二定位孔1423；第一梁板151的底面和轴箱13的顶面均设置有与第二定位孔1423对应插接配合的第二定位销155。
[0057]
位于第二悬挂组件142顶层的第二刚性支撑层1421形成盖板14211，盖板14211上设置有第二定位孔1423，用于供设置在第一梁板151底面的第二定位销155插入；设置于第二悬挂组件142底层的第二刚性支撑层1421形成底板14212，底板14212上设置有第二定位孔1423，用于供设置在轴箱13顶部的第二定位销155插入，以防止第二悬挂组件142与侧梁15和轴箱13之间产生相对移动。第二定位孔1423的孔径可以为20mm～40mm，如：20mm、25mm、28mm、30mm、32mm、35mm、40mm，第二定位销155与第二定位孔1423间隙配合。
[0058]
由于一系悬挂装置14包括第一悬挂组件141和第二悬挂组件142，第一悬挂组件141和第二悬挂组件142均包括依次交替层叠设置的弹性减振层和刚性支撑层，因此，采用上述一系悬挂装置14可以缓解、吸收和衰减垂向振动，使一系悬挂装置14在垂向具有较好承载能力的同时，在纵向具有较大的柔度和挠性、可变形，可有效补偿构架的纵向变形，提高构架的使用寿命。
[0059]
上述第一刚性支撑层1411的厚度小于第一弹性缓冲层1412的厚度，第二刚性支撑层1421的厚度小于第二弹性缓冲层1422的厚度，盖板14211和底板14212的厚度可以大于其它第一刚性支撑层1411的厚度。
[0060]
上述一系悬挂装置14与侧梁15和轴箱13之间的装配方式，也可以采用其它的方式，例如：在侧梁15和轴箱13上开设定位孔(图中未示出)，对应在一系悬挂装置14上设置定位销(图中未示出)，并将定位销分别穿入侧梁15和轴箱13上的定位孔内。
[0061]
本领域技术人员也可以对上述一系悬挂装置14进行适当的改进，以使其适用于不同型号的转向架。
[0062]
实施例二
[0063]
本实施例提供一种轨道车辆，可采用如上任一实施方式所提供的转向架1。本实施例提供的轨道车辆采用上述转向架1，通过采用两个独立的侧梁15横跨在两组轮对上，两个侧梁15相互平行，侧梁15的端部通过一系悬挂装置14安装于轴箱13上方，并通过轴箱13进行支撑；由于一系悬挂装置14与轴箱13和侧梁15之间均为插接配合，因此，在装配一系悬挂
装置14时，一系悬挂装置14与轴箱13和侧梁15之间均只需插接，无需设置紧固件等连接装置进行安装、固定，有利于简化现有一系悬挂装置14与轴箱13和侧梁15之间的装配程序，并使整个装配过程简单、方便、速度快、省时省力，能够解决现有转向架在装配过程中具有装配程序繁琐和费时费力的问题，还能提高轨道车辆的乘坐舒适性。
[0064]
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
[0065]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0066]
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0067]
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
[0068]
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

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