转向架侧梁、转向架及轨道车辆的制作方法

本申请涉及转向架结构技术，尤其涉及一种转向架侧梁、转向架及轨道车辆。

背景技术：

轨道车辆是连结各城市的重要交通纽带，也逐渐成为城市内的主要交通工具，轨道车辆还是实现货物运输的主要载体。轨道车辆主要包括车体及设置在车体下方的转向架，转向架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构架、轮对、牵引装置、制动装置、一系悬挂和二系悬挂。其中，构架是转向架的主体骨架，其余各部件均安装在构架上，因此构架必须具有较高的强度及稳定性。构架包括：两个相互平行的侧梁以及连接在两个侧梁之间的横梁，为保证构架的稳定性，横梁与侧梁之间通常是固定连接的。在车辆通过曲线的过程中，车体与转向架之间会产生相对横向移动，该横向移动是通过二系悬挂、牵引装置、横梁之间的配合来实现的。

技术实现要素：

为了解决上述技术缺陷之一，本申请实施例中提供了一种转向架侧梁、转向架及轨道车辆。

本申请第一方面实施例提供一种转向架侧梁，包括：顶板、位于顶板下方的底板、以及竖向连接在顶板和底板之间的侧板和端板；所述顶板、底板、侧板和端板连接形成箱型结构；

所述侧板沿第一方向的中部设有供转向架横梁穿过的横梁安装孔，所述第一方向为侧板的长度方向；位于顶板、底板沿第二方向两侧的两个侧板上均设有横梁安装孔，两个侧板上对应的横梁安装孔的中心线重合且与第二方向平行，所述第二方向与第一方向垂直；所述横梁安装孔的直径大于横梁中位于横梁安装孔内部分的直径以使侧梁与横梁之间能够沿第二方向产生相对移动。

本申请第二方面实施例提供一种转向架，包括：横梁和如上所述的侧梁，所述横梁连接于两个侧梁之间，横梁穿设在侧梁上的横梁安装孔内且与侧梁之间能够沿横向方向相对移动。

本申请第三方面实施例提供一种轨道车辆，包括：车体以及设置在车体下方的如上所述的转向架。

本申请实施例提供的技术方案，通过采用顶板、底板、以及竖向连接在顶板和底板之间的侧板和端板连接形成箱型结构，在顶板两侧的侧板上均设有横梁安装孔，以使横梁的端部穿设在横梁安装孔内进行装配，横梁与侧梁之间能够沿横向方向产生相对移动，可通过曲率半径较小的曲线。

附图说明

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：

图1为本申请实施例提供的侧梁的立体图；

图2为本申请实施例提供的侧梁的侧视图；

图3为本申请实施例提供的侧梁应用在转向架中的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的侧梁应用在转向架中的另一结构示意图；

图5为本申请实施例提供的侧梁应用在转向架中的俯视图；

图6为本申请实施例提供的侧梁应用在转向架中的另一俯视图；

图7为本申请实施例提供的转向架中横梁的立体图；

图8为图5中a-a截面的剖视图；

图9为图8中b区域的放大视图；

图10为本申请实施例提供的转向架中横梁与侧梁装配的爆炸视图；

图11为本申请实施例提供的转向架中横梁与侧梁相对移动至第一极限位置的剖视图；

图12为本申请实施例提供的转向架中横梁与侧梁相对移动至第二极限位置的剖视图；

图13为本申请实施例提供的侧梁与轮对装配的爆炸视图；

图14为本实施例提供的另一种侧梁的立体图。

附图标记：

1-侧梁；11-横梁安装孔；12-顶板；13-底板；14-侧板；15-端板；16-导向槽；17-轮对安装槽；18-磨耗安装座；

2-横梁；21-横梁主体段；211-定位轴肩；22-横梁配合段；23-横梁连接段；

3-纵向梁；

4-轮对；41-车轴；42-车轮；43-轴承；44-轴承端盖；45-轴承挡圈；

51-轴承底托；

6-二系悬挂装置；61-二系支撑板；62-钢弹簧；

7-牵引装置；

81-限位端盖；811-端盖主体部；812-端盖限位部；82-定位挡圈；83-衬套。

具体实施方式

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。

本实施例提供一种侧梁，能够应用于转向架中，该转向架适用于轨道车辆，轨道车辆可以为内燃机车或电力机车，可以为动车组、地铁、轻轨或有轨电车等，也可以为其他的工程类轨道车辆。本实施例提供的侧梁应用于转向架中，使转向架能够适应较小曲率半径的弯曲路线。

图1为本申请实施例提供的侧梁的立体图，图2为本申请实施例提供的侧梁的侧视图，图3为本申请实施例提供的侧梁应用在转向架中的结构示意图。如图1至图3所示，转向架除了包含本实施例提供的侧梁1之外，还包括：横梁2、轮对4、牵引装置7和缓冲装置，横梁2和轮对4均与侧梁1安装，牵引装置可以与横梁2安装且与车体相连用于向车体传递牵引力及制动力。缓冲装置用于对转向架与车体之间的振动进行缓冲。侧梁1提供了连接接口，以与相关部件进行装配。

本实施例提供的转向架侧梁1包括：顶板12、位于顶板12下方的底板13、以及竖向连接在顶板12和底板13之间的侧板14和端板15，顶板12、底板13、侧板14和端板15连接形成箱型结构。侧梁1的长度方向与车辆的行进方向相同，将该方向称为纵向。将与车辆行进方向垂直的水平方向称为横向，将与水平面垂直的方向称为垂向或竖向。侧板14的数量为两个，对称设置在顶板12沿横向的两侧。端板15的数量为两个，对称设置在顶板12沿纵向的两端。

侧板14沿第一方向的中部设有供横梁2穿过的横梁安装孔11，该第一方向为侧板14的长度方向，也即纵向。两个侧板14上均设置有横梁安装孔11，且两个侧板14上的横梁安装孔11中心线重合且与第二方向平行，第二方向即为横向方向。

横梁2的一端依次穿过两个侧板14上的横梁安装孔11进行装配。横梁2可以为直径恒定的结构，即：圆柱状结构。或者，横梁2也可以为变径结构，例如：横梁2的端部直径小于中间部分直径。相应的，上述横梁安装孔11的直径大于横梁2的端部直径，以使横梁2的端部能够插入横梁安装孔11内，而横梁2的中间部分不能插入横梁安装孔11，达到限位的效果。

将上述侧梁1应用在转向架中，转向架包括两个沿纵向延伸的侧梁1，二者相互平行。横梁2插设在两个侧梁1的横梁安装孔11内，沿横向延伸，横梁2与侧梁1之间可沿横向产生相对位移。

传统的转向架中，横梁2和侧梁1通常是固定连接在一起。而本实施例中，横梁2与侧梁1不采用固定连接的方式，横梁2与侧梁1之间能够沿横向产生相对移动。在车辆走直线的过程中，横梁2与侧梁1之间的相对位置保持固定，沿横向的相对位移可以忽略不计。在车辆过曲线的时候，轮对随着轨道转弯，侧梁跟随轮对同步移动。横梁与侧梁之间产生横向的相对位移，横梁通过牵引装置带动车体横向移动及转向。

本实施例提供的技术方案，通过采用顶板、底板、以及竖向连接在顶板和底板之间的侧板和端板连接形成箱型结构，在顶板两侧的侧板上均设有横梁安装孔，以使横梁的端部穿设在横梁安装孔内进行装配，横梁与侧梁之间能够沿横向方向产生相对移动，可通过曲率半径较小的曲线。

上述缓冲装置可以包括：一系悬挂装置、二系悬挂装置、减振器等。若转向架中设置有一系悬挂装置，则一系悬挂装置设置在轮对与侧梁之间，用于对轮对与侧梁之间的作用力进行缓冲。若转向架中设置有二系悬挂装置，则二系悬挂装置设置在侧梁或横梁上，用于对转向架与车体之间的作用力进行缓冲。减振器可以包括横向减振器、垂向减振器、抗蛇形减振器等，装配至横梁或侧梁上。

上述顶板12、底板13、侧板14和端板15可采用钢板，可通过焊接的方式固定在一起形成箱型结构。顶板12的中部向下凹陷，凹陷区域与两端区域通过曲线过渡衔接，底板13的形状变化规律与顶板12一致，以使侧梁1呈两端高中部低的形状。横梁2安装于侧梁1的中部，轮对4安装于侧梁1的两端，本实施例提供的转向架的高度低于传统的转向架，能够降低车辆中心，进而提高车辆行驶的稳定性。

上述横梁的数量可以为一个、两个或三个以上，本实施例仅以两个为例，对侧梁1进行详细说明：横梁安装孔11的数量为两个，两个横梁安装孔11的中心线高度相同，孔径相同，两个横梁安装孔11对称设置在侧板14的中部。

采用两根横梁2平行设置，分别对应插入两侧的横梁安装孔11中。两个横梁2均与侧梁1之间能够产生横向相对移动。两个横梁2之间留有预设距离。两个横梁2的尺寸相同、高度相同，对称设置，有利于转向架受力平衡。横梁2的截面为圆形，可以为实心的钢梁，也可以为空心的钢管梁，横梁安装孔11对应为圆孔。

牵引装置7设置在两个横梁2之间，牵引装置7的顶部与车体相连。

图4为本申请实施例提供的侧梁应用在转向架中的另一结构示意图。如图3和图4所示，采用沿纵向方向延伸的纵向梁3固定连接在两个横梁2之间，将两个横梁2连接为一体结构，同纵向梁3一起相对于侧梁1移动，避免两个横梁2之间的相对位移不一致而导致受力不均进而影响转向架过曲线的性能。具体的，纵向梁3的数量为两个，对称设置在侧梁1的内侧。

本实施例采用二系悬挂装置6，用于对车体和转向架之间的作用力进行缓冲。二系悬挂装置6安装在纵向梁3上方，为方便展示纵向梁3的装配位置，图4中去除了其中一个二系悬挂装置。

纵向梁3的长度大于两个横梁2中心线之间的距离，纵向梁3搭接在两个横梁2的上方，纵向梁3的下表面与横梁2固定连接。具体的，纵向梁3的端部下表面向内凹陷形成曲率半径与横梁2一致的圆弧凹陷面，通过焊接的方式与横梁2焊接固定。纵向梁3一方面起到连接两个横梁2为一体的作用，另一方面还起到支撑和保持两个两个横梁2之间位置的作用。

传统的转向架中，二系悬挂装置6是固定在侧梁上。而本实施例将二系悬挂装置固定于纵向梁3上。如图3和图4所示，二系悬挂装置6包括二系支撑板61以及钢弹簧62，钢弹簧62设置在二系支撑板61上的。二系支撑板61位于纵向梁3和侧梁1的上方，二系支撑板61与纵向梁3固定连接，与侧梁1之间可产生横向相对移动。上述纵向梁3的第三方面作用是用于固定二系悬挂装置6。

横梁2与侧梁1之间的装配方式可以有多种实现方式，对二者之间的横向移动量进行限制，避免移动量过大，还需要限制横梁2不能从横梁安装孔11内脱出。

本实施例采用限位件设置在横梁2与侧梁1之间，用于限制横梁2与侧梁1之间的相对位移量在预设范围内。图5为本申请实施例提供的侧梁应用在转向架中的俯视图，图6为本申请实施例提供的侧梁应用在转向架中的另一俯视图。图6中也去除了其中一个二系悬挂装置6。如图3至图6所示，限位件包括限位端盖81，位于侧梁1的外侧，固定连接至横梁2的端部。限位端盖81的尺寸大于横梁安装孔11，则横梁2的端部从内向外穿过横梁安装孔11后与限位端盖81相连。由于限位端盖81的尺寸大于横梁安装孔11，因此限位端盖81能够在横向方向上限制横梁2的移动。横梁2的两端均采用上述方式与限位端盖81相连，横梁2的长度大于两个侧梁1外表面之间的距离，实现横梁2可相对于侧梁1横向移动，且两端的限位端盖81能够限制横向移动距离。

具体的，限位端盖81为圆盘形结构，直径大于横梁安装孔11。限位端盖81上设置有螺栓孔，以通过螺栓连接至横梁2的端面上。

本实施例还提供一种限位件用于对横梁2与侧梁1之间的相对位移量进行限制的实现方式：图7为本申请实施例提供的转向架中横梁的立体图，图8为图5中a-a截面的剖视图，图9为图8中b区域的放大视图，图10为本申请实施例提供的转向架中横梁与侧梁装配的爆炸视图。

如图7至图10所示，横梁2具有横梁主体段21和横梁配合段22，横梁配合段22位于横梁主体段21的两端。横梁主体段21的直径大于横梁配合段22的直径，以使横梁主体段21与横梁配合段22的衔接处形成定位轴肩211。横梁配合段22的轴向长度大于横梁安装孔11的长度，横梁配合段22插入横梁安装孔11内。

限位件包括：限位端盖81、定位挡圈82和衬套83。其中，限位端盖81位于侧梁1的外侧，用于固定连接至横梁2的端部。衬套83套设在横梁配合段22上，衬套83的轴向长度与横梁安装孔11的长度相匹配，例如可以相等。衬套83位于横梁配合段22与横梁安装孔11的侧壁之间，用于减少横梁2与侧梁1之间直接接触产生的磨损。定位挡圈82套设在横梁配合段22上，且位于定位轴肩211与衬套83之间。衬套83可以为具有一定耐磨性能和缓冲性能的材料制成，本实施例采用橡胶套。

如图7、8、9所示，限位端盖81和定位挡圈82分别位于侧梁1的两端，限制了横梁2的左右移动位置量。

图11为本申请实施例提供的转向架中横梁与侧梁相对移动至第一极限位置的剖视图。图11展示了横梁2向右移动至第一极限位置，位于横梁2左侧端部的限位端盖81限制了横梁2继续向右移动。

图12为本申请实施例提供的转向架中横梁与侧梁相对移动至第二极限位置的剖视图。图12展示了横梁2向左移动至第二极限位置，定位挡圈82限制了横梁2继续向左移动。

再一种限位件的具体实现方式，在上述方案的基础上，如图7所示，横梁2还具有横梁连接段23，位于横梁的两端。横梁连接段23的直径小于横梁配合段22的直径，横梁连接段23的轴向长度较小，仅用于与限位端盖81配合安装。

如图9所示，限位端盖81包括：端盖主体部811以及端盖限位部812。端盖主体部811为圆板状结构，端盖限位部812为垂直设置在端盖主体部811内表面的环形围板状，端盖限位部812罩设在横梁连接段23的外侧，端盖限位部812的外径小于衬套83的孔径。端盖限位部812的其中一个作用是对横梁2与衬套83之间的间隙进行遮挡，避免环境中的杂质颗粒等物质进入衬套83与横梁2之间进而对二者产生较大的磨损。

采用上述方案，横梁2的横向位移量可以达到±5mm，能在满足轨道车辆正常转弯行驶的前提下，适应150m小曲率半径的转弯曲线。

对于二系悬挂装置6与侧梁1之间的配合，本实施例也提供一种实现方式：在二系支撑板61的底面与侧梁1的顶面之间设置有导向结构，二系支撑板61与侧梁1通过该导向结构相连。钢弹簧62的底部连接在二系支撑板61上，顶部与车体相连。一方面，车体的重量通过二系悬挂装置加载在侧梁上，侧梁1能够对车体起到支撑的作用；另一方面，导向结构对二系支撑板与侧梁1之间的横向相对移动起到导向的作用。

例如：在顶板12上设置二系导向结构，用于与二系悬挂装置6配合以对二系悬挂装置6与侧梁1之间在沿横向相对移动的过程中进行导向。

如图2和图4所示，一种具体的实现方式：在二系支撑板61的底面凸出设置有沿横向方向延伸的导向块，该导向块作为二系导向结构。对应在侧梁1的中部顶面设置向下凹陷的沿横向方向延伸的导向槽16，通过导向块在导向槽16内滑动，对侧梁1与二系支撑板61之间的移动进行导向。也限制了侧梁1与二系支撑板61之间只能沿横向方向产生相对移动。

在上述技术方案的基础上，本实施例对侧梁1与轮对4的连接方式进行详细说明：

图13为本申请实施例提供的侧梁与轮对装配的爆炸视图。如图3、4、5、6、13所示，转向架包括两组轮对4，对称设置在侧梁1的两端。每组轮对4包括车轴41、对称设置在车轴41上的两个车轮42以及套设在车轴41两端的轴承43。车轴41的两端面设置有轴承端盖44，轴承端盖44位于轴承43的外侧，车轴41上还套设有轴承挡圈45，轴承挡圈45位于轴承43的内侧。上述轴承端盖44可通过螺栓等紧固件固定在车轴41的端部。

上述车轴41通过轴承43实现与侧梁1相对转动，轴承挡圈45和轴承端盖44用于对轴承43进行横向限位。

如图1和图2所示，侧梁1的两端设有轮对安装槽17，轮对4可容纳于该轮对安装槽17内进行装配。具体的，轴承43位于该轮对安装槽17内。

本实施例提供一种侧梁1的实现方式：侧板14的两端底部设有可容纳轮对的轮对安装缺口，底板13中与轮对安装缺口对应的位置处开设凹陷容纳部，轮对安装缺口与凹陷容纳部形成用于安装轮对的轮对安装槽。

进一步的，采用轴承底托51设置在轮对4的下方，与侧梁相连实现将轮对4安装在侧梁1与轴承底托51之间。具体的，底板13中位于凹陷容纳部两侧的部分设有用于与轴承底托51相连的安装结构，以将轮对4安装于轮对安装槽17与轴承底托51之间。例如：该安装结构可以为螺栓孔，以通过螺栓将轴承底托51连接在侧梁1的底部。

轴承底托51上设置有与轮对安装槽17对应的开口朝上的下凹槽，当将轴承底托51连接于侧梁1时，相对设置的轮对安装槽17与下凹槽形成用于容纳轴承43的空间。

进一步的，采用缓冲垫52夹设于轴承43与侧梁1之间，缓冲垫52能够对轮对4与侧梁1之间的作用力进行缓冲，实现传统转向架中一系悬挂装置的作用。而且，上述方案取消了传统方案中的轴箱，能够简化结构，减轻转向架的重量使得轨道车辆具有更好的操控性和加速性。

缓冲垫52可以为拱形的橡胶垫，如：优弧形的橡胶垫，缓冲垫52的厚度可以为5mm。缓冲垫52具有一定的垂向刚度和横向刚度，能够在保证隔音和电气绝缘的同时提供减振功能，降低轨道车辆舒适性指标。

在制备缓冲垫52时，可以采用缓冲材料制成矩形板状结构，当将缓冲垫52安装于侧梁1和轴承43之间时，在侧梁1与轴承43的挤压作用下形成拱形，并包覆在轴承43的上部。轮对安装槽17与下凹槽均可以为阶梯型凹槽，即，下凹槽包括中间深度较大的深槽与对称设置于深槽两端的浅槽，安装时，缓冲垫52被挤压到深槽中。

车轮42位于两个侧梁1之间。轴承43可以为滚动轴承43，如：自密封双列圆锥滚子轴承43或自密封双列圆柱滚子轴承43。轴承43的内径为150mm、外径为250mm、宽度为180mm。

图14为本实施例提供的另一种侧梁的立体图。如图14所示，侧梁1的顶部设有磨耗安装座18，用于安装车体磨耗装置。车体磨耗装置与车体底面接触，避免侧梁与车体直接接触而导致二者之间的相对移动产生磨损。磨耗安装座18具体是设置在顶板12上，位于顶板12沿长度方向的两端。

本实施例还提供一种转向架，如图3和图5所示，该转向架包括：上述任一内容所提供的横梁2和侧梁1，横梁2连接于两个侧梁1之间，横梁2穿设在侧梁1上的横梁安装孔11内且与侧梁1之间能够沿横向方向相对移动。

本实施例还提供一种轨道车辆，包括车体以及设置在车体下方的转向架，该转向架可采用上述任一内容所提供的转向架。

本实施例提供的转向架和轨道车辆具有与上述侧梁相同的技术效果。

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。

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。

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。

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。

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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