基于柔性互连构架和上置摇枕的转向架制造技术

基于柔性互连构架和上置摇枕的转向架属于轨道车辆动力转向架装置领域，其包括轴箱、由车轮和车轴构成的轮对装置、横纵一体式柔性互连构架、易退轴式齿轮箱、侧梁单点悬挂式电机和集成减振式摇枕及二系悬挂系统。本实用新型专利技术大幅降低了对构架整体的减振需求，起到减少部件数量和故障率、释放电机和齿轮箱布局空间和检修操作余量，精简构架尺寸、简化制造流程的效果；本实用新型专利技术使得在分别拆除四个电机柔性悬挂橡胶节点和侧梁端电机悬挂橡胶节点的紧固螺栓之后，侧梁单点悬挂式电机可经由检修地沟直接从车体下方单独拆除。地沟直接从车体下方单独拆除。地沟直接从车体下方单独拆除。

【技术实现步骤摘要】
基于柔性互连构架和上置摇枕的转向架


[0001]本专利技术属于轨道车辆动力转向架装置领域，具体涉及一种基于柔性互连构架和上置摇枕的转向架。

技术介绍

[0002]轨道列车转向架在设计时不仅需要综合考虑作为承力主体的构架的结构强度和柔性、抗蛇行减振器等各类附属减振部件的作用效果、制动机构安装方式等综合因素，还需针对不同的车型需求，根据列车的理论时速、承重载荷、最小弯道曲率和风雪飞石等路况条件，综合设计动力转向架电机的悬挂方式、轴箱在轮轴上的安放位置、电机及其齿轮箱的布局空间、一系悬挂和二系悬挂装置的结构形式和布局空间等诸多因素。围绕上述核心思想而展开的各类设计方案日益改进和复杂化，最终促成了动力转向架制造水平的迭代更新和不断进步，不同车型的构架方案推陈出新，一些新形式的全新方案甚至完全推翻旧有思路，使其核心改进具有明显区别和创新。
[0003]如图1和图2所示，轨道客车转向架的构架可分为由多块板件组对焊接而成的焊接型构架和整体铸造而成的铸造型构架，但其二者的整体结构均属于由横梁体和两个侧梁共同构成的俯视图呈字母H型的构架，其构架的几何中心是一个整体横梁体h或一个井字型横梁体g，其两类横梁体均用于构成字母H笔画结构中间的短横，两个侧梁左右对称布置于横梁体的两端；井字型横梁体由两个垂直于侧梁的小横梁构成。如图1所示，对于由多块板材组焊拼接而形成箱型结构的焊接型侧梁而言，其焊件侧梁i通常为两翼上翘的鸟翼状结构，在其每个鸟翼状结构翅根部位斜面i-1的下端面上，分别对应焊接固连一个焊件轮轴座i-2。每个焊件侧梁弹簧帽筒i-3均焊接固连于一个焊件侧梁i的翼尖端部。由于焊件侧梁i的侧梁上盖板、侧梁下盖板以及夹在其二者之间的两块焊件侧梁侧壁板i-4，其四者的曲线或曲面均为与焊件侧梁侧壁板i-4匹配的特殊鸟翼状结构，导致对焊件侧梁i进行整体组焊时的装夹定位作业相对复杂，其制造过程中，需使用大量定位夹具以确保两块焊件侧梁侧壁板i-4按彼此平行的姿态分别与焊件侧梁下盖板垂直焊接固连，其多块侧壁板连接筋板以及焊件侧梁弹簧帽筒i-3的定位更是需要额外设计的复杂定位工装才能实现。例如，公开号为CN110722319A的中国专利公开了一种铁路客车构架侧梁焊接定位工装，其所公开的复杂定位工装结构就是为提高侧梁弹簧帽筒i-3等部件的组对定位的精度、减少校准测绘工作、降低劳动强度等问题而额外设计的。同样，在焊件侧梁翅根部位的斜面下端定位和焊接焊件轮轴座i-2的过程，也另需专门设计如中国专利公开号为CN108817797A的用于侧梁正装焊接的组对定位工装才能顺利实施，此类定位工装的设计和制造都必然带来生产成本的大幅增加。焊件侧梁i在其焊接冷却过程中，会因焊接冷却时的应力作用影响而出现多方向且不同尺度的扭曲变形，造成焊件侧梁i发生拉伸、扭曲、侧倾等多种非对称性的结构尺寸偏差，必须通过额外增加矫正调修作业才能勉强保证焊接质量，尤其是作为后续加工定位基准的焊件侧梁横梁管通孔i-5，若不对其进行同轴对齐校准和调修，将导致焊件横梁管g-1无法穿入其中，或者两个焊件横梁管g-1无法保持平行，从而严重影响整个焊接构架的定位
基准和后续的机加工精度，甚至造成抗蛇行减振器等对称部件因无法几何对称而不能充分发挥其阻尼作用，进而影响构架的振动特性，削弱转向架的整体使用寿命。但调修作业需要大量的测绘和反复的二次加工作业，其工作量繁重复杂，效率低下。对于如图2所示的铸造型侧梁而言，其铸件侧梁j与整体横梁体h均由铸造模具整体浇铸成型，避免了焊件侧梁i制作过程中的尺寸测量和装夹定位等工序，但与焊接型侧梁i相较而言，铸件钢材更为刚性的力学特性也使铸造型侧梁弹性变形的柔性能力受到削弱，因此铸造型侧梁需要匹配设计包括抗侧滚扭杆和抗蛇形减振器在内的更为复杂的二系减振系统。
[0004]如图3至图5所示，常规转向架的二系悬挂装置包括但不限于二系横向减振器k、两个空气弹簧m、抗侧滚扭杆机构n、两个二系垂向减振器v和二系横向止挡w，其用于释放构架与车体之间的各种垂向振动和扭摆、扭曲、翻转应力，而由两个二系牵引拉杆p和牵引枕梁q三者共同构成的牵引机构用于将转向架的驱动力传递至由其支撑的车体底架上。但现有转向架上的二系横向减振器k、两个空气弹簧m、两个二系垂向减振器v和抗侧滚扭杆n各自的上端通常均直接连接在车体底架的下方，此种结构导致转向架与车体对接或检修维护时，均需要长时间占用天车吊装或架车机的落车工位，严重制约生产节拍的提速，限制产能和效率的提高，并且，车体与构架之间较大的垂向跨度值，也对二系横向减振器k、两个空气弹簧m、两个二系垂向减振器v和抗侧滚扭杆n各自的垂向高度和机械强度均提出了更高的要求，额外增加这些部件的制造和检测成本。此外，抗侧滚扭杆n的结构形式、布局位置均需要根据构架的跨度、高度、车体载荷以及侧滚扭摆运动的复杂受力状态进行综合设计，其设计参数往往需要在构架静强度试验和动态试验中获得，并为此投入额外大量的试验经费和设计研发时间，进而提高了设计成本，尤其是部分传统构架，还需在两个侧梁上分别增设抗蛇形减振器，以进一步辅助减少列车转向架的侧滚和蛇形运动。
[0005]另一方面，如图1和图2，现有动力转向架的整体横梁体h或井字型横梁体g上通常设有电机吊座t和齿轮箱吊座u上，并分别用于对应固连牵引电机r和齿轮箱s，且采用以整体横梁体h或井字型横梁体g几何中心旋转对称地布置前、后两台牵引电机r的双电机安装方式彼此抵消两台电机的反向扭矩，以此优化动力转向架的整体力学稳定性和振动平衡特性。但是，此种依托于整体横梁体g或井字型横梁体h且完全与电机吊座t和齿轮箱吊座u刚性连接的安装方式，其电机吊座t和齿轮箱吊座u的布局位置和焊接制造过程，不仅对横梁体的结构强度和对称精度均提出了更高的要求，而且还占据了常规构架内侧的大部分空间，致使现有的转向架内侧缺少足够布局轴箱a的空间，造成典型一系悬挂装置仅能布置在车轴的两个端部，不仅增加了轴箱受损风险，同时也增加了转向架整体的结构尺寸和回转半径，不利于其最小曲线通过能力的提高，并且由于牵引电机r外壳的吊耳为不可拆除的刚性结构，致使其与构架和齿轮箱结构彼此干涉阻挡，造成牵引电机r无法经由检修地沟里直接从车体下方单独拆除，而必须用架车机，将构架上方的车厢与构架分离，才能将牵引电机r从构架上方实现退卸，极大地增加了电机维修更换的难度。同时，刚性连接的电机吊座t和齿轮箱吊座u还导致牵引电机r和齿轮箱s缺少足够的减振保护系统，进而使抗蛇形减振器和抗侧滚扭杆n等附属结构安装成为不可或缺的必要补充。
[0006]此外，不同的列车设计时速要求或不同的侧梁结构形式还会对一系悬挂装置和二系悬挂装置以及电机和齿轮箱的布局空间和结构形式造成非常大的影响，往往导致旧有的一系悬挂装置或二系悬挂装置的布局方案无法满足安装位置和减振指标的需求，必需推翻
旧有参考方案，而做出全新理念的设计改进。
[0007]如图6至图8所示，现有安装在扣合拼接式齿轮箱外壳s-1内部的大齿轮s-2直接与大齿轮轴承s-3上的轴承外圈s-3-2压装形成同轴固连的过盈配合，车轴d上的齿轮箱安装轴段d-本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于柔性互连构架和上置摇枕的转向架，其包括轴箱(B)、由车轮(c)和车轴(d)构成的轮对装置，其特征在于，该转向架还包括横纵一体式柔性互连构架(A)、易退轴式齿轮箱(D)、侧梁单点悬挂式电机(E)和集成减振式摇枕及二系悬挂系统(F)；横纵一体式柔性互连构架(A)包括两个互为旋转对称的横纵集成式构架，每个横纵集成式构架均包含一体成型的集成式侧梁(A-1)和集成式横梁(A-2)；集成式侧梁(A-1)包括作为两个鸟翼连接部且处于较低位置的侧梁中段(A-1-1)和两个对称固连于侧梁中段(A-1-1)两端的鸟翼状侧梁悬臂段(A-1-2)，鸟翼状侧梁悬臂段(A-1-2)由一个向上翘起的倾斜段和水平向外延伸的水平延展段连接而成；集成式横梁(A-2)以α角的夹角姿态与集成式侧梁(A-1)的中段通过铸造方式一体成型；夹角α的取值范围是60至90度；每个横纵集成式构架还包括构架空簧安装座(A-3)、构架牵引拉杆座(A-4)、构架横向止挡座(A-5)、侧梁自带齿轮箱吊座(A-6)、齿轮箱垂向止挡(A-7)、两个半环卡箍式轴箱吊座(A-8)、电机单点悬吊座(A-9)、电机垂向限位止挡(A-10)、构架垂向减振器座(A-11)、天线梁吊座(A-12)、构架横向减振器座(A-13)、柔性互连连接机构(A-14)和互连对接座(A-15)，互连对接座(A-15)和集成式横梁(A-2)对称地分布在侧梁中段(A-1-1)中垂面的左右两侧，柔性互连连接机构(A-14)插入互连对接座(A-15)内并与其固连；构架空簧安装座(A-3)固连在侧梁中段(A-1-1)中部的上端，构架牵引拉杆座(A-4)固连在侧梁中段(A-1-1)中部的外侧壁上，构架横向止挡座(A-5)固连于毗邻集成式横梁(A-2)所在一侧的鸟翼状侧梁悬臂段(A-1-2)的上端；齿轮箱吊座(A-6)和齿轮箱垂向止挡(A-7)按照由上至下的顺序顺次固连在位于构架横向止挡座(A-5)根部下方的鸟翼状侧梁悬臂段(A-1-2)内侧壁上；电机单点悬吊座(A-9)、电机垂向限位止挡(A-10)、构架垂向减振器座(A-11)均位于毗邻互连对接座(A-15)所在一侧的鸟翼状侧梁悬臂段(A-1-2)上，其中，构架垂向减振器座(A-11)固连于该鸟翼状侧梁悬臂段(A-1-2)倾斜段下部的内侧壁上，电机单点悬吊座(A-9)固连于该鸟翼状侧梁悬臂段(A-1-2)倾斜段下端面的底部，电机垂向限位止挡(A-10)固连于该鸟翼状侧梁悬臂段(A-1-2)倾斜段与水平延展段的交界处的上端；天线梁吊座(A-12)设置于每个鸟翼状侧梁悬臂段(A-1-2)最远端的外侧壁上，半环卡箍式轴箱吊座(A-8)设置在每个鸟翼状侧梁悬臂段(A-1-2)远端的底部；横向减振器座(A-13)固连在一个对应集成式横梁(A-2)上端面的中段；易退轴式齿轮箱(D)压装在车轴(d)的齿轮箱安装轴段(d-1)上，易退轴式齿轮箱(D)的一侧通过齿轮箱吊杆(H)连接在齿轮箱吊座(A-6)上；侧梁单点悬挂式电机(E)的一侧固连在电机单点悬吊座(A-9)上，侧梁单点悬挂式电机(E)的另一侧与易退轴式齿轮箱(D)以橡胶节点悬挂的方式弹性连接；集成减振式摇枕及二系悬挂系统(F)位于横纵一体式柔性互连构架(A)的上方并与横纵一体式柔性互连构架(A)对应连接；两个横纵集成式构架以圆周旋转对称的布局方式对称布置，并通过各自集成式横梁(A-2)的端头与另一个集成式侧梁(A-1)上的柔性互连连接机构(A-14)实现柔性连接，从而共同形成横纵一体式柔性互连构架(A)。2.如权利要求1所述基于柔性互连构架和上置摇枕的转向架，其特征在于，所述易退轴式齿轮箱(D)的齿轮箱壳体(D-1)中部设有车轴安装孔(D-1-1)和电机联轴器安装孔(D-1-2)，在电机联轴器安装孔(D-1-2)周边的齿轮箱壳体(D-1)同一侧上固连有按等腰梯形分布
的四个电机柔性悬挂橡胶节点座孔(D-2)，位于下方的两个电机柔性悬挂橡胶节点座孔(D-2) 的中心各自与电机联轴器安装孔(D-1-2)的孔心连线的夹角β为100
°
～140
°
；在车轴安装孔(D-1-1)和电机联轴器安装孔(D-1-2)二者中心连线的延长线与齿轮箱壳体(D-1)相交处的齿轮箱壳体(D-1)外侧壁上，固连有齿轮箱壳体垂向止挡块(D-4)；在齿轮箱壳体垂向止挡块(D-4)下方的齿轮箱壳体(D-1)外侧壁上还固连有壳体垂向吊杆座(D-3)，齿轮箱吊杆(H)的两端均设有橡胶减振垫片，其用于将壳体垂向吊杆座(D-3)与齿轮箱吊座(A-6)弹性连接。3.如权利要求2所述基于柔性互连构架和上置摇枕的转向架，其特征在于，所述侧梁单点悬挂式电机(E)外壳后端盖的下部通过一个侧梁端电机悬挂橡胶节点(E-1)和电机悬挂橡胶节点半环卡箍(E-2)固连在电机单点悬吊座(A-9)上，侧梁单点悬挂式电机(E)外壳后端盖的上部固连有水平的电机垂向悬臂止挡杆(E-4)，且电机垂向悬臂止挡杆(E-4)悬垂于电机垂向限位止挡(A-10)的正上方，其二者的间隙值范围是10～50mm；侧梁单点悬挂式电机(E)上位于电机输出轴所在端的电机外壳通过四个电机柔性悬挂橡胶节点(D-5)分别以弹性悬挂的方式固连在四个电机柔性悬挂橡胶节点座孔(D-2)上，侧梁单点悬挂式电机(E)的电机输出轴通过联轴器(E-3)转动连接到电机联轴器安装孔(D-1-2)内部的减速齿轮机构上。4.如权利要求1所述基于柔性互连构架和上置摇枕的转向架，其特征在于，所述集成减振式摇枕及二系悬挂系统(F)包括摇枕(F-1)、两个枕梁下置式二系空气弹簧(F-2)、两个牵引拉杆(F-3)、枕梁下置式横向减振器(F-4)、两个垂向减振器(F-5)和两个旁承(F-6)；摇枕(F-1)为箱型结构，内腔作为两个枕梁下置式二系空气...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵卓，姜奕竹，阴晓铭，赵克楠，
申请(专利权)人：中车长春轨道客车股份有限公司，
类型：新型
国别省市：