转向架及具有其的机车的制作方法

本发明涉及机车技术领域，尤其涉及一种转向架及具有其的机车。

背景技术：

目前广泛用于铁路机务段、车辆段、编组场以电气化不连续的工厂、矿山、港口等场所担任调车及救援任务的调车机车大多采用内燃牵引调车机车，其功率大于1000kw，轴重22t～25t，轴式c0-c0，起动牵引力≥350kn，该调车机车采用内燃机动力，对空气污染相对严重，特别是在一些相对密闭的空间里运行，如地铁、山洞等，对空气污染更严重。其转向架结构为常规的内燃机车转向架结构。

然而，上述机车的转向架均适用于大型机车，结构较为复杂，且转向架结构体积较大，不适合轻型机车。

技术实现要素：

本发明提供一种转向架及具有其的机车，以适用于轻型机车。

根据本发明的第一个方面，提供了一种转向架，包括：

构架，构架包括两个侧梁、第一端梁和第二端梁，第一端梁形成有第一凹陷和第二凹陷，第一凹陷位于第一端梁的上部，第一端梁向下凸出，第二凹陷位于第一端梁的侧部；

牵引装置，牵引装置的两端分别连接第一端梁和车体，牵引装置的一端位于第一端梁的下部，以使牵引装置倾斜设置，第二凹陷的开口朝向牵引装置的另一端所在方向；

轮轴装置，轮轴装置连接于构架上；

驱动装置，驱动装置连接于构架上，且与轮轴装置驱动连接；

制动装置，制动装置连接于构架上。

在本发明的一个实施例中，第一端梁包括：

上盖板，上盖板形成有第一凹陷；

下盖板，下盖板与上盖板相对设置，下盖板为弯板，且朝向远离上盖板的方向凸出；

立板，立板的两端分别连接上盖板和下盖板；

其中，上盖板、下盖板以及立板形成第二凹陷，牵引装置的一端位于下盖板的下部。

在本发明的一个实施例中，牵引装置包括牵引杆、车体牵引座、转向架牵引座、两个牵引橡胶关节以及两个托盘，车体牵引座和转向架牵引座分别通过相应的牵引橡胶关节和托盘连接于牵引杆的两端，车体牵引座与车体相连接，第一端梁还包括：

牵引座板，牵引座板与下盖板相连接，且下盖板插设在牵引座板内，转向架牵引座与牵引座板相连接；

加强筋，加强筋连接下盖板和立板。

在本发明的一个实施例中，上盖板包括：

第一板段；

第二板段，第二板段为弯板，第二板段为两个，两个第二板段分别连接于第一板段的两端；

第三板段，第三板段为直板，第三板段为两个，两个第三板段分别连接两个第二板段远离第一板段的一端，第三板段的上表面高于第一板段的上表面，第三板段的下方具有预留空间；

其中，制动装置为轮盘制动装置，制动装置安装于预留空间内。

在本发明的一个实施例中，轮轴装置包括车轴、两个车轮以及两个轴箱，两个车轮间隔设置在车轴上，两个轴箱分别设置在车轴的两端，转向架还包括一系悬挂装置，一系悬挂装置包括：

轴箱拉杆，轴箱拉杆的两端分别连接构架和轴箱；

一系悬挂弹簧，一系悬挂弹簧的两端分别连接构架和轴箱；

一系垂向减振器，一系垂向减振器的两端分别连接构架和轴箱。

在本发明的一个实施例中，两个车轮之间的间距可调节地设置，轴箱的安装位置为固定位置。

在本发明的一个实施例中，述构架还包括横梁，横梁的两端分别连接两个侧梁的中部，驱动装置包括：

齿轮机构，齿轮机构与轮轴装置相连接；

电机，电机与齿轮机构驱动连接；

电机吊座，电机吊座与电机相连接；

电机吊杆，电机吊杆通过电机悬挂橡胶套与电机吊座相连接，电机吊杆与横梁相连接；

防落座，防落座设置在电机上；

防落销，防落销设置在横梁上，以在电机吊杆脱离横梁时，防落座与防落销限位接触。

在本发明的一个实施例中，制动装置为基础制动装置，制动装置包括轮盘制动器和踏面制动器，轮盘制动器和踏面制动器均连接于构架，转向架还包括二系悬挂装置，二系悬挂装置包括：

二系横向减振器，二系横向减振器的两端分别连接侧梁和车体，二系横向减振器为两个，两个二系横向减振器对角分布，且分别连接两个侧梁；

二系橡胶堆，二系橡胶堆设置在侧梁上；

二系横向止挡，二系横向止挡设置在侧梁上，二系横向止挡的一端与车体相对设置；

其中，制动装置安装于构架的中部，且靠近二系悬挂装置。

在本发明的一个实施例中，转向架还包括排石撒砂装置，排石撒砂装置包括：

固定架，固定架连接于构架上；

安装座，安装座与固定架相连接，且相对于固定架位置可调地设置；

排石管，排石管连接于安装座上；

连接架，连接架与安装座相连接，且相对于固定架位置可调地设置；

撒砂管，撒砂管设置在连接架上；

撒砂支架，撒砂支架与撒砂管相连接；

其中，连接架与安装座相对于固定架同步移动，以使排石管和撒砂管同步移动。

根据本发明的第二个方面，提供了一种机车，包括上述的转向架和车体。

本发明的转向架包括构架、牵引装置、轮轴装置、驱动装置以及制动装置，由于构架的第一端梁形成有第一凹陷和第二凹陷，即第一端梁采用了下凹、内凹结构，从而可以使得连接第一端梁和车体的牵引装置倾斜设置，且可以使得牵引装置的部分段体位于第一端梁的下方，即增加了牵引装置和第一端梁的重叠部分，以此减小转向架的整体长度，且紧凑性较高，以适用于轻型机车。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施方式的详细说明，本发明的各种目标，特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：

图1是根据一示例性实施方式示出的一种转向架的结构示意图；

图2是根据一示例性实施方式示出的一种转向架的构架的结构示意图；

图3是根据一示例性实施方式示出的一种转向架的第一端梁的结构示意图；

图4是根据一示例性实施方式示出的一种转向架的牵引装置的结构示意图；

图5是根据一示例性实施方式示出的一种转向架的轮轴装置的结构示意图；

图6是根据一示例性实施方式示出的一种转向架的轮轴装置和驱动装置的结构示意图；

图7是根据一示例性实施方式示出的一种转向架的制动装置的安装结构示意图；

图8是根据一示例性实施方式示出的一种转向架的一系悬挂装置的安装结构示意图；

图9是根据一示例性实施方式示出的一种转向架的二系悬挂装置的安装结构示意图；

图10是根据一示例性实施方式示出的一种转向架的排石撒砂装置的安装结构示意图；

图11是根据一示例性实施方式示出的一种机车的结构示意图。

附图标记说明如下：

1、车体；10、构架；11、侧梁；12、第一端梁；121、第一凹陷；122、第二凹陷；123、上盖板；1231、第一板段；1232、第二板段；1233、第三板段；124、下盖板；125、立板；126、牵引座板；127、加强筋；13、第二端梁；14、横梁；20、牵引装置；21、牵引杆；22、车体牵引座；23、转向架牵引座；24、牵引橡胶关节；25、托盘；30、轮轴装置；31、车轴；32、车轮；33、轴箱；40、驱动装置；41、齿轮机构；42、电机；43、电机吊座；44、电机吊杆；45、电机悬挂橡胶套；46、防落座；47、防落销；50、制动装置；51、轮盘制动器；52、踏面制动器；60、一系悬挂装置；61、轴箱拉杆；62、一系悬挂弹簧；63、一系垂向减振器；70、二系悬挂装置；71、二系横向减振器；72、二系橡胶堆；73、二系横向止挡；80、排石撒砂装置；81、固定架；82、安装座；83、排石管；84、连接架；85、撒砂管；86、撒砂支架；87、第一螺母；88、第二螺母；89、条形孔；90、圆孔。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是作说明之用，而非用以限制本发明。

在对本发明的不同示例性实施方式的下面描述中，参照附图进行，附图形成本发明的一部分，并且其中以示例方式显示了可实现本发明的多个方面的不同示例性结构，系统和步骤。应理解的是，可以使用部件，结构，示例性装置，系统和步骤的其他特定方案，并且可在不偏离本发明范围的情况下进行结构和功能性修改。而且，虽然本说明书中可使用术语“之上”，“之间”，“之内”等来描述本发明的不同示例性特征和元件，但是这些术语用于本文中仅出于方便，例如根据附图中的示例的方向。本说明书中的任何内容都不应理解为需要结构的特定三维方向才落入本发明的范围内。

本发明一个实施例提供了一种转向架，请参考图1至图11，转向架包括：构架10，构架10包括两个侧梁11、第一端梁12和第二端梁13，第一端梁12形成有第一凹陷121和第二凹陷122，第一凹陷121位于第一端梁12的上部，第一端梁12向下凸出，第二凹陷122位于第一端梁12的侧部；牵引装置20，牵引装置20的两端分别连接第一端梁12和车体1，牵引装置20的一端位于第一端梁12的下部，以使牵引装置20倾斜设置，第二凹陷122的开口朝向牵引装置20的另一端所在方向；轮轴装置30，轮轴装置30连接于构架10上；驱动装置40，驱动装置40连接于构架10上，且与轮轴装置30驱动连接；制动装置50，制动装置50连接于构架10上。

本发明一个实施例的转向架包括构架10、牵引装置20、轮轴装置30、驱动装置40以及制动装置50，由于构架10的第一端梁12形成有第一凹陷121和第二凹陷122，即第一端梁12采用了下凹、内凹结构，从而可以使得连接第一端梁12和车体1的牵引装置20倾斜设置，且可以使得牵引装置20的部分段体位于第一端梁12的下方，即增加了牵引装置20和第一端梁12的重叠部分，以此减小转向架的整体长度，且紧凑性较高，以适用于轻型机车。

需要说明的是，第一端梁12向下凸出，即第一端梁12的底部相对于水平面向下凸出，从而使得用于连接牵引装置20的车体1的连接面和第一端梁12的连接面之间出现高度差，以此使得牵引装置20倾斜设置。

在一个实施例中，驱动装置40驱动轮轴装置30移动，而制动装置50用于控制轮轴装置30停止运动。

在一个实施例中，如图3所示，第一端梁12包括：上盖板123，上盖板123形成有第一凹陷121；下盖板124，下盖板124与上盖板123相对设置，下盖板124为弯板，且朝向远离上盖板123的方向凸出；立板125，立板125的两端分别连接上盖板123和下盖板124；其中，上盖板123、下盖板124以及立板125形成第二凹陷122，牵引装置20的一端位于下盖板124的下部。

具体的，上盖板123、下盖板124以及立板125形成了第一端梁12的整体框架，而下盖板124的底部朝向远离上盖板123的方向凸出，即下盖板124的底部靠近底面，使得第一端梁12形成下凹结构。且上盖板123、下盖板124以及立板125形成第二凹陷122，且第二凹陷122朝向牵引装置20另一端所在方向，即第二凹陷122的开口背离第二端梁13，从而使得第一端梁12形成内凹结构。

在一个实施例中，如图3和图4所示，牵引装置20包括牵引杆21、车体牵引座22、转向架牵引座23、两个牵引橡胶关节24以及两个托盘25，车体牵引座22和转向架牵引座23分别通过相应的牵引橡胶关节24和托盘25连接于牵引杆21的两端，车体牵引座22与车体1相连接，第一端梁12还包括：牵引座板126，牵引座板126与下盖板124相连接，且下盖板124插设在牵引座板126内，转向架牵引座23与牵引座板126相连接；加强筋127，加强筋127连接下盖板124和立板125。

需要说明的是，牵引装置20采用推挽式斜单牵引杆结构，由车体牵引座22、牵引杆21、转向架牵引座23、牵引橡胶关节24以及托盘25组成。牵引杆21斜布置，牵引点距轨顶面高度位于转向架的中心，属于低位牵引。牵引杆21一端安装在第一端梁12上，另一端安装在车体1上。牵引杆21两端装有牵引橡胶关节24，能够缓冲转向架与车体1间的振动，能有效传递牵引力及制动力且安全可靠。

需要说明的是，加强筋127为多个，多个加强筋127的结构以及布置方式可以不相同，以此保证第一端梁12的结构稳定性，如图3给出的一种布置方式。

在一个实施例中，如图2所示，构架10还包括横梁14，横梁14的两端分别连接两个侧梁11的中部，即构架10由两个侧梁11、第一端梁12、第二端梁13以及横梁14组成，构架10为“日”字形构架，构架10强度能满足15t～18t轴重下的强度校核。为满足总体布置和牵引装置20运用，第一端梁12采用了下凹、内凹结构，侧梁11上可布置二系横向减振器座、摇头止挡座、制动器安装座、轴箱拉杆安装座等结构。

在一个实施例中，如图4所示，上盖板123包括：第一板段1231；第二板段1232，第二板段1232为弯板，第二板段1232为两个，两个第二板段1232分别连接于第一板段1231的两端；第三板段1233，第三板段1233为直板，第三板段1233为两个，两个第三板段1233分别连接两个第二板段1232远离第一板段1231的一端，第三板段1233的上表面高于第一板段1231的上表面，第三板段1233的下方具有预留空间；其中，制动装置50为轮盘制动装置，制动装置50安装于预留空间内。

具体的，如图3所示，第一端梁12由上盖板123、立板125、下盖板124以及多个加强筋127组成，第一端梁12为下凹框架式结构，在上盖板123、下盖板124与立板125围成的框架式结构中根据需要增加加强筋127，且在过渡处采用缓慢式变化截面的办法，保证第一端梁12有足够的强度与刚度的同时应力小于其许用限度值。

需要说明的是，考虑到制动装置50的种类不同，而不同标准的转向架对于制动装置50的选用也不同，例如在选用轮盘制动装置时，需要将轮盘制动装置安装于第一端梁12上，因此在第三板段1233的下方具有预留空间，以满足选用轮盘制动装置时能够对其进行安装，适应性较好。

在一个实施例中，如图5和图8所示，轮轴装置30包括车轴31、两个车轮32以及两个轴箱33，两个车轮32间隔设置在车轴31上，两个轴箱33分别设置在车轴31的两端，转向架还包括一系悬挂装置60，一系悬挂装置60包括：轴箱拉杆61，轴箱拉杆61的两端分别连接构架10和轴箱33；一系悬挂弹簧62，一系悬挂弹簧62的两端分别连接构架10和轴箱33；一系垂向减振器63，一系垂向减振器63的两端分别连接构架10和轴箱33。

具体的，轴箱33通过一系悬挂装置60设置在构架10上，即将轮轴装置30连接于构架10上，轴箱拉杆61、一系悬挂弹簧62以及一系垂向减振器63实现了水平方向以及竖直方向的连接，保证连接的稳定性。

在一个实施例中，轮轴装置30可采用传统轮对结构，由轴箱33、车轮32以及车轴31组成，为满足车轴31牵引力要求，可采用轮径直径1100mm的车轮。

在一个实施例中，一系悬挂装置60采用可调节各向刚度的三角形轴箱拉杆61、大挠度的一系悬挂弹簧62和一系垂向减振器63，轮轴装置30通过一系悬挂装置60与构架10连接，以实现弹性定位。

在一个实施例中，两个车轮32之间的间距可调节地设置，轴箱33的安装位置为固定位置。即两个车轮32之间的间距可变化，能同时适应国内和欧洲不同的要求。具体根据不同的轨距需求，更换不同的车轮32，并将车轮32安装于不同的位置，但轴箱33的安装位置为固定位置，因此轴箱33与车轮32之间需要预留足够的空间，保证适应不同轨距使用。

在一个实施例中，如图1和图6所示，构架10还包括横梁14，横梁14的两端分别连接两个侧梁11的中部，驱动装置40包括：齿轮机构41，齿轮机构41与轮轴装置30相连接；电机42，电机42与齿轮机构41驱动连接；电机吊座43，电机吊座43与电机42相连接；电机吊杆44，电机吊杆44通过电机悬挂橡胶套45与电机吊座43相连接，电机吊杆44与横梁14相连接；防落座46，防落座46设置在电机42上；防落销47，防落销47设置在横梁14上，以在电机吊杆44脱离横梁14时，防落座46与防落销47限位接触。

具体的，驱动装置40的电机42通过齿轮机构41驱动轮轴装置30转动，而电机42通过设置在电机吊座43上的电机吊杆44连接于构架10上，而防落座46和防落销47的设置，可以在电机吊杆44脱离构架10时，不会使得电机42掉落。

在一个实施例中，驱动装置40由齿轮机构41、电机42、防落座46、电机吊座43、电机吊杆44、防落销47以及电机悬挂橡胶套45组成，齿轮机构41布置于两个车轮32内侧，一侧通过齿轮箱轴承抱轴悬挂于车轴31上，另一侧与电机42连接，电机42布置于两个车轮32中间，齿轮机构41可采用平行齿轮传动结构。电机吊杆44上均安装有电机悬挂橡胶套45以减缓电机42的振动与冲击。为防止电机42脱落，设置有防落销47，保证驱动装置40的安全性。

在一个实施例中，如图7和图9所示，制动装置50为基础制动装置，制动装置50包括轮盘制动器51和踏面制动器52，轮盘制动器51和踏面制动器52均连接于构架10，转向架还包括二系悬挂装置70，二系悬挂装置70包括：二系横向减振器71，二系横向减振器71的两端分别连接侧梁11和车体1，二系横向减振器71为两个，两个二系横向减振器71对角分布，且分别连接两个侧梁11；二系橡胶堆72，二系橡胶堆72设置在侧梁11上；二系横向止挡73，二系横向止挡73设置在侧梁11上，二系横向止挡73的一端与车体1相对设置；其中，制动装置50安装于构架10的中部，且靠近二系悬挂装置70。

在一个实施例中，基础制动装置采用单侧踏面制动单元，制动单元布置于转向架中部，每个转向架配有四组踏面制动单元，其中有两组踏面制动单元具有停放制动功能。该基础制动装置主要由常用制动单元(即轮盘制动器51)、停放制动单元(即踏面制动器52)以及闸瓦等组成。其中，第一端梁12预留了轮盘制动装置的安装空间。

在一个实施例中，二系悬挂装置70采用二系橡胶堆72，二系橡胶堆72垂向刚度4.85kn/mm，静挠度12mm。构架10每侧设置两组二系橡胶堆72，纵向布置在侧梁11中心线上；二系横向减振器71在构架10每侧各设一个，斜对称布置。在侧梁11外侧各设置有一个二系横向止挡73。

在一个实施例中，如图1和图10所示，转向架还包括排石撒砂装置80，排石撒砂装置80包括：固定架81，固定架81连接于构架10上；安装座82，安装座82与固定架81相连接，且相对于固定架81位置可调地设置；排石管83，排石管83连接于安装座82上；连接架84，连接架84与安装座82相连接，且相对于固定架81位置可调地设置；撒砂管85，撒砂管85设置在连接架84上；撒砂支架86，撒砂支架86与撒砂管85相连接；其中，连接架84与安装座82相对于固定架81同步移动，以使排石管83和撒砂管85同步移动。

具体的，排石管83和撒砂管85属于同步位置调整，即根据与轨面之间的距离，由于安装座82和连接架84相连接，从而实现了安装座82和连接架84同步相对于固定架81的移动，以此实现排石管83和撒砂管85的同步移动。

在一个实施例中，如图10所示，固定架81和连接架84上可设置有条形孔89，螺栓穿设在条形孔89内，并通过第二螺母88固定，因此，在进行位置调整时，将第二螺母88松开，从而使得连接架84相对于固定架81移动，以此使得排石管83和撒砂管85的同步移动。

在一个实施例中，如图10所示，固定架81上可设置有多个圆孔90，螺栓穿过安装座82后穿设在某个圆孔90内，并通过第一螺母87固定，在进行位置调整时，将第一螺母87松开，从而使得安装座82相对于固定架81移动，以此使得排石管83和撒砂管85的同步移动，并将螺栓穿设在另外的圆孔90内，通过第一螺母87固定。

本发明的一个实施例还提供了一种机车，请参考图11，包括上述的转向架和车体1。

在一个实施例中，车体1的底架下部布置两个转向架、主变流柜、燃油箱以及电池等。

在一个实施例中，转向架是一种适用轻型调车机车的动力转向架，转向架适用于机车长度≤15000mm、轴重15t～18t、b0-b0轴式、最大速度80km/h、单轴牵引力≤62.5kn、牵引电机功率≤200kw、最小曲线半径r100m、转向架纵向尺寸≤4200mm(不含牵引装置)的轻型调车机车，满足欧洲动态限界和国内铁路限界要求。

机车的车体下部沿纵向布置有主变流柜、燃料箱等部件，车体下部空间占用较多，转向架纵向尺寸被限制在相对较小的空间内，该转向架需要在保证各承载部件强度要求、各运动部件功能正常发挥、动力学性能良好的前提下，转向架需要设计合理的结构布局、合适的轴距、合适的牵引方式和构架结构。机车车体底架上部需要更大空间用于机车管路、电路等布置需求，需要转向架悬挂系统采用一系软、二系硬的悬挂参数，造成了一系悬挂系统采用弹簧加单拉杆结构不能提供足够的轮对横向定位刚度。若采用弹簧加双拉杆轮对定位结构又相对复杂并且占用一定的纵向空间尺寸。因此采用大挠度的一系弹簧和三角形轴箱拉杆结构配合，可实现一系软和合适的轮对横向定位刚度。转向架结构能够满足基础制动装置踏面制动和轮盘制动两种制动方式安装。转向架轮缘润滑装置采用油气轮缘润滑技术，润滑脂为可降解材料减少对环境产生的影响。转向架的油漆部件全部采用水性涂料降低了对环境的污染。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和示例实施方式仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由前面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

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