适用于高速铁路货车的无摇枕构架式转向架的制作方法

本实用新型涉及一种货车转向架，特别是指一种适用于高速铁路货车的无摇枕构架式转向架。

背景技术：

目前对于快运货车转向架研究已有不少进展，大部分研究重点在满足运行速度160km/h的转向架。为了满足国内铁路货运的需求，需要在160km/h转向架基础上，进一步研制满足最高运行速度200km/h以上的高速货车转向架。

现有的快运货车转向架均采用焊接构架式转向架，主要有三类：带摇动台结构利诺尔减振器定位构架转向架、无摇动台摇枕上置式橡胶堆导柱式定位构架转向架及无摇动台摇枕上置式橡胶弹簧定位构架转向架。

中国专利cn200620034959.8(公开号cn200945865y)公开了一种快速铁路货车转向架，属于无摇动台摇枕上置式构架转向架，其一系悬挂装置采用金属液体橡胶复合弹簧与轴箱定位，摇枕与构架之间的二系悬挂装置采用橡胶堆弹簧，采用常接触双作用滚子弹性旁承，采用两组盘形制动。

中国专利cn01275171.5(公开号cn2517641y)公开了一种高速货车转向架，也属于无摇动台摇枕上置式构架转向架，其一系采用橡胶弹簧导柱式定位，两侧梁之间用两根横梁连接起来，组成一个“h”型构架，也采用盘形制动。

以上两种快运转向架均采用托盘式轴箱定位结构，轴箱弹簧采用金属液体橡胶复合弹簧，三向刚度匹配困难，抑制轮对蛇形运动能力差，高速运行稳定性较差，采用磨耗件，磨耗后长期高速运行可靠性及维修经济性差等缺点，其最高运行速度均为160km/h。

中国专利申请cn201110440779.5(公开号cn102490755a)公开了一种“高速铁路货车转向架”，该转向架采用无摇枕转臂式构架转向架，可满足运行速度200km/h轴重16.5t的要求。该转向架两侧梁通过中央大横梁和两小横梁连接，虽取消了摇枕但设置有中央大横梁，增加了转向架重量和制造难度。

中国专利申请cn201310681744.x(公开号cn103661463a)公开了一种“一种高速铁路货车转向架”，也是采用了无摇枕转臂式构架转向架，可满足运行速度200km/h的要求。该转向架参照客车转向架，二系弹簧采用空气弹簧结构，结构复杂，不便于安装和检修，造成转向架制造检修维护成本增加。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种轻量化且可满足运行速度200km/h要求的适用于高速铁路货车的无摇枕构架式转向架。

为实现上述目的，本实用新型所设计的适用于高速铁路货车的无摇枕构架式转向架，包括一个构架组成、四套转臂式轴箱定位装置和两套轮对组成；所述构架组成包括一对箱型侧梁、两根圆钢横梁、两个纵向连接梁和一个导向销组成，每根所述圆钢横梁的两端分别固定在一根箱型侧梁上，组成h型结构；所述纵向连接梁和导向销组成设置在一对箱型侧梁和两根圆钢横梁围成的空间内；每个所述箱型侧梁的中部呈u形，称为中部u形段；所述中部u形段下凹处设置有二系橡胶堆安装平台，所述二系橡胶堆安装平台上设置有二系橡胶堆弹簧；所述二系橡胶堆弹簧的顶部设置有与货车车体上的定位孔配合的定位凸脐；所述导向销组成位于一对箱型侧梁的中间，其两侧分别设置有第一横向减振器安装座；两个所述纵向连接梁分别位于导向销组成的一侧，其上分别设置有第二横向减振器安装座；各所述第一横向减振器安装座分别通过横向液压减振器与一个第二横向减振器安装座相连；所述导向销组成的下部设置有第一牵引拉杆座，一根所述圆钢横梁的下部设置有第二牵引拉杆座，所述第一牵引拉杆座和第二牵引拉杆座之间设置有牵引拉杆组成；所述构架组成的外侧设置有抗蛇形减振器，抗蛇形减振器连接货车车体，起到抑制蛇行振动、提高转向架临界速度的作用；一对所述箱型侧梁的端部通过四套转臂式轴箱定位装置与两套轮对组成连接；每根所述圆钢横梁与每套轮对组成的车轴之间设置有三套盘形制动装置，保证该转向架的制动力。

优选地，每个所述纵向连接梁包括上弧形盖板、下弧形盖板，以及连接在二者之间的中间隔板；所述第二横向减振器安装座设置在上弧形盖板的中部外侧。

优选地，所述纵向连接梁的两端与两圆钢横梁焊接在一起，外侧通过筋板与箱型侧梁焊接在一起。

优选地，所述纵向连接梁靠近导向销组成的一侧中部设置有横向止挡座，未安装第二牵引拉杆座的所述圆钢横梁中部靠近导向销组成的一侧中部设置有纵向止挡座。横向止挡座和纵向止挡座用于安装柔性止挡，以限制货车车体相对于转向架横向和纵向的位移。

优选地，所述构架组成的圆钢横梁采用一长一短设置，较长圆钢横梁的两端穿过两箱型侧梁向外侧伸出一定长度，伸出部分设置有抗蛇行减振器安装座；所述抗蛇形减振器的一端通过弹性球铰与圆钢横梁上的抗蛇行减振器安装座连接，另一端与车体底架上的抗蛇行减振器连接座相连，形成斜撑的抗蛇形减振器连接结构。

优选地，所述箱型侧梁的两端设置有轴箱弹簧安装筒、转臂座和垂向减振器安装座；所述转臂式轴箱定位装置包括轴箱体、弹性悬挂系统和垂向液压减振器，所述轴箱体包括定位转臂、夹紧箍、轴箱端盖、轴箱弹簧承台、垂向减振器支座和防滑器转接座；所述弹性悬挂系统安装在轴箱弹簧安装筒与轴箱弹簧承台之间，所述定位转臂通过弹性定位节点安装在转臂座上，所述垂向液压减振器安装在垂向减振器安装座与垂向减振器支座之间。

优选地，两根所述圆钢横梁的端部分别固定在一对箱型侧梁的中部u形段两侧。

优选地，所述牵引拉杆组成由牵引拉杆体和牵引拉杆节点组成，所述牵引拉杆节点采用金属与橡胶的复合件，以便释放垂向和横向运动。

优选地，所述盘形制动装置采用轴盘式制动，包括设置在圆钢横梁上的制动吊座和安装在制动吊座上的制动夹钳，以及设置在轮对组成的车轴上的制动盘。此外，盘形制动装置还包括单元制动缸、电子防滑器、荷重式空重车调整阀等，采用本领域常规结构，不属于本实用新型改进内容，故省略。

优选地，所述二系橡胶堆弹簧采用橡胶钢板叠层弹簧，通过螺栓安装在二系橡胶堆安装平台上。橡胶钢板叠层弹簧具有由钢板和橡胶交替叠层形成“三明治”结构，为转向架提供较高的垂向承载能力和较小的横向刚度。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1)本发明采用无摇枕构架式转向架，构架通过两条箱型侧梁、两根圆钢横梁组成“h”型结构，减小了转向架的质量，且结构性能稳定，结构简单便于制造检修。

2)二系弹簧采用二系橡胶堆弹簧结构，橡胶堆为钢板与橡胶结合的分层式“三明治”结构，采用大垂向刚度、小横向刚度，利用多层橡胶组合，具有高的垂向承载能力并提供较大的水平剪切位移能力，能实现较小横向刚度提高车辆横向动力学性能，并且结构简单，维护方便，成本低。

3)转向架二系增设抗蛇形减振器，能有效抑制转向架蛇形运动，提高本转向架的临界速度。

4)采用多套盘形制动装置，提供转向架的足够的制动力，保证车辆的安全制动距离。

5)转向架轴箱采用转臂式定位结构，转臂式定位装置通过调整弹性橡胶节点的刚度来使轮对具有合适的纵、横定位刚度，结构可靠、能有效地控制轮对和转向架蛇行运动，满足车辆高速运行的动力学性能。

6)基于前述原因，该无摇枕构架式转向架可满足运行速度200km/h以上的要求。

附图说明

图1为本实用新型所设计的无摇枕构架式转向架的主视结构示意图。

图2为图1中无摇枕构架式转向架的俯视结构示意图。

图3为图1中构架组成的结构示意图。

图4为图3中二系橡胶堆的剖视图。

图5为图1中抗蛇形减振器的连接结构示意图。

图6为图3中圆钢横梁的结构示意图。

图7为图1中轮对组成的结构示意图。

图8为图3中纵向连接梁的结构示意图。

图9为图3中导向销组成的结构示意图。

图10为图3中箱型侧梁的结构示意图。

图11为图1中无摇枕构架式转向架的牵引拉杆组成的连接结构示意图。

图12、13为图1中轴箱定位装置的结构示意图(视角不同)。

以上各图中，编号对应零部件如下：

抗蛇形减振器110、牵引拉杆组成120、横向液压减振器130；

构架组成200，包括：箱型侧梁210、外腹板211、内腹板211a、上盖板212、下盖板213、中部u形段214、二系橡胶堆安装平台214a、轴箱弹簧安装筒215、垂向减振器安装座216、转臂座217、定位挡板218、圆钢横梁220、制动吊座221、气路安装座222、第二牵引拉杆座223、抗蛇行减振器安装座224、纵向止挡座225、纵向连接梁230、上弧形盖板231、下弧形盖板232、中间隔板233、第二横向减振器安装座234、横向止挡座235、导向销组成240、第一横向减振器安装座241、第一牵引拉杆座242；

二系橡胶堆弹簧300，包括：底座301、隔板302、橡胶303、定位凸脐304；

转臂式轴箱定位装置400，包括：轴箱体410、轴箱端盖411、定位转臂420、轴箱弹簧承台421、弹性悬挂系统450、内钢弹簧452、外钢弹簧453、一系橡胶弹簧454、夹紧箍460、垂向液压减振器470、防滑器转接座480、垂向减振器支座490；

轮对组成500，包括：车轴501、车轮502、制动盘503；

盘形制动装置600。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1～13所示，本实施例提供了一种最高运行速度200km/h以上的快运货车转向架，采用无摇枕构架式结构，包括1个构架组成200、2个二系橡胶堆弹簧300、4套转臂式轴箱定位装置400、2套轮对组成500、6套盘形制动装置600，以及2个抗蛇形减振器110。

其中：

如图3所示，构架组成采用传统的h型结构，包括两条箱型侧梁210、两根圆钢横梁220、一对纵向连接梁230和一套导向销组成240。

如图3、图4所示，二系橡胶堆弹簧300包括底座301、隔板302、橡胶303以及位于顶部的定位凸脐304。二系橡胶堆弹簧的底部301通过螺栓紧固在箱型侧梁210的二系橡胶堆安装平台214a上。二系橡胶堆弹簧的隔板302和橡胶303层叠布置，形似“三明治”结构，保证二系橡胶堆弹簧300具有较大的垂向刚度和较小的横向刚度。定位凸脐304与车体上的定位孔配合，起到定位作用。

如图3、图5所示，抗蛇形减振器110布置在构架组成圆钢横梁220的端部。抗蛇形减振器110的一端球铰卡入圆钢横梁的抗蛇行减振器安装座224中，通过两个螺栓紧固，另一端球铰与车体的抗蛇形减振器连接座相连。

如图3、图6所示，构架组成的两根圆钢横梁220依次穿过两条箱型侧梁210的内外双腹板(包括外腹板211和内腹板211a)，圆钢横梁220与内外双腹板之间采用环形焊缝连接。同时，每根圆钢横梁220上均设置3个制动吊座221；制动吊座221与圆钢横梁220采用搭接焊缝，搭接焊缝须打磨成圆弧过渡；制动吊座为四点定位结构，通过4个螺栓与制动夹钳连接。两根圆钢横梁220，一长一短，在其中长的圆钢横梁两端各焊接一个抗蛇行减振器安装座224。另外，圆钢横梁220的中央设置有纵向止挡座225，通过搭接焊缝连接。圆钢横梁220内侧面设置气路安装座222，气路安装座222通过搭接焊缝连接。在其中一根圆钢横梁220的下方设置第二牵引拉杆座223，第二牵引拉杆座223采用搭接焊缝连接。

如图7所示，轮对组成500包括2根rc22型车轴501和4个hcs型车轮502。车轮直径为915mm，采用符合tb/t449的lm型踏面；车轮材料为cl60钢，车轴材料为lz45crv钢，制动盘材质为蠕墨铸铁或锻钢。车轴501上安装三个制动盘503，与制动吊座221上的制动夹钳等一起组成盘形制动装置600。

如图3、图8所示，纵向连接梁230设置在两圆钢横梁220之间，为板材焊接结构，通过上弧形盖板231、下弧形盖板232和中间隔板233与两圆钢横梁220采用搭接焊缝，搭接焊缝须打磨圆弧过渡成燕尾状；在两纵向连接梁上弧形盖板231的中间位置靠外侧焊接一个第二横向减振器安装座234；在纵向连接梁中间隔板内侧的焊接一横向止挡座235。

如图3、图9所示，在构架组成200中央设置有导向销组成240，导向销组成240为板材焊接结构，导向销组成240的两侧面设置第一横向减振器安装座241，与纵向连接梁230上的第二横向减振器安装座234一起，通过螺栓紧固安装两横向液压减振器130。如图11所示，导向销组成240下部的第一牵引拉杆座242通过牵引拉杆组成120与一圆钢横梁220上的第二牵引拉杆座223连接。牵引拉杆组成120由牵引拉杆体和牵引拉杆节点组成，所述牵引拉杆节点采用金属与橡胶的复合件。

如图3、图10所示，箱型侧梁包括外腹板211和内腹板211a、上盖板212及下盖板213。箱型侧梁的上下弧形盖板均是通过拼接焊缝焊接形成一个整体，再与外腹板211和内腹板211a焊接组成一个箱型结构。本实施例中箱型侧梁210的中部下凹呈u型为中部u形段214，在中部u形段214底面焊接一个二系橡胶堆安装平台214a，与箱型侧梁上盖板212采用拼接焊缝，便于二系橡胶堆弹簧300的安装。在箱型侧梁210的两端部上下弧形盖板之间均设置了轴箱弹簧安装筒215，箱型侧梁下盖板213在相同位置上开有与轴箱弹簧安装筒215内径一样的孔，一系轴箱弹簧(弹性悬挂系统450)安装在其形成的筒状内腔中；在四个轴箱弹簧安装筒215中任意选择一个在其上方设置称重阀安装座215a，以安装称重阀，同时在轴箱弹簧安装筒215的外端面均设置垂向减振器安装座216，本实施例中为保证垂向减振器安装座216的强度，采用整体锻造件，且底座开破口，与轴箱弹簧安装筒215采用搭接焊缝连接。

如图12、13所示，转臂式轴箱定位装置400包括轴箱体410、弹性悬挂系统450和垂向液压减振器470。轴箱体410主体由定位转臂420和夹紧箍460围合后通过螺栓紧固后组成。轴箱体410的空腔内设置有轮对轴承，轴箱体410的空腔外端安装有轴箱端盖411，轴箱体410的一侧设置有用于安装防滑器的防滑器转接座480。

定位转臂420旋转端的上顶面设置有轴箱弹簧承台421，弹性悬挂系统450安装在轴箱弹簧承台421与箱型侧梁210端部的轴箱弹簧安装筒215之间，垂向液压减振器470安装在轴箱体410后端设置的垂向减振器支座490与箱型侧梁210端部的垂向减振器安装座216之间；定位转臂420固定端通过弹性定位节点组成430与箱型侧梁210的中部u形段214侧下方的转臂座217连接。

弹性悬挂系统450包括环形橡胶缓冲垫、以并联形式抵压在环形橡胶缓冲垫上的内钢弹簧452和外钢弹簧453，以及内衬在内钢弹簧452中的一系橡胶弹簧454，且一系橡胶弹簧454的顶部位于内钢弹簧452和外钢弹簧453的上端面，一系橡胶弹簧454的底部穿过内钢弹簧452，位于环形橡胶缓冲垫中部圆孔与承台底面之间，截面成“t”字型。

定位转臂420与箱型侧梁210的转臂座217是通过卡入式结构连接，定位转臂420的弹性定位节点两端分别卡入转臂座217两侧面的槽内，用定位挡板218封口，定位挡板218通过2个螺栓紧固在转臂座217上。弹性橡胶节点与箱型侧梁210转臂座217采用卡入式结构，结构简单可靠，大大改善了组装工艺要求。定位转臂420端面设置有提吊挡肩，箱型侧梁210的垂向减振器安装座216上设置有与提吊挡肩相配合的轮对提吊。

夹紧箍460的中间部位镂空为红外轴温探测孔，便于5t等地面设备进行轴温探测，解决了现有货车构架式转向架一系轴箱在线路运行时不能采用红外线测温技术的不足。且红外轴温探测孔与轮对轴承之间衬有橡胶防尘套，从而有效防止尘污从夹紧箍460中间部位渗入；定位转臂420和夹紧箍460分别与轴承后挡的密封均为迷宫密封结构，有效提高了轴箱体410的防尘防油污能力。

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