设置短轴的自动差速高铁轮对制造技术

本发明专利技术涉及高铁轮对，特别是设置短轴的自动差速高铁轮对，包括两组动力自由车轮组件，两组动力自由车轮组件同轴心组合形成一组高铁轮对，两组动力自由车轮组件在高铁轮对中分别能够独立差速转动，使轮对踏面与轨面始终保持两点接触纯滚动摩擦，其短轴成倍减小了轴的长度，成倍增加了轴承支撑点，能够大幅度减小轴的直径和簧下重量，使高铁轴承实现小内径、小滚子的高速化设计，能准确有效大幅度提高列车运行速度，其设置的球形圆弧踏面以相同的弧度角作用在两条轨道上，形成同时水平爬升或同时水平回落的动力学结构，不仅有效的缓冲了轮对的横向冲击力、并能有效的形成平稳回落对中。中。中。

【技术实现步骤摘要】
设置短轴的自动差速高铁轮对


[0001]本专利技术涉及高速动车轮对。

技术介绍

[0002]但凡铁路行车的乘务人员都知道火车是左右晃着前行的，大多乘坐过火车的人们在两节车厢的接口处就可以看到两节车厢相对的车门总是一直在左右的错动，这就是列车在蛇形运动中引致的，蛇形运动随列车运行速度的提高而加剧，科学研究与实践证实：造成列车走行部蛇形运动和滑动摩擦严重缺陷的起因就是将两侧轮对设定为刚性一体同步转动和锥形踏面的力学结构，
[0003]铁路教学资料显示：传统铁路轮对锥形踏面设计的初衷是依据斜面滑动的原理，以利用列车的重力和两侧轮对踏面相对应的锥角使列车的轮对在光滑的轨面上产生重力下滑，从而实现轮对的对中向心力，使列车能够沿两轨中心线保持直线运行，同时又能在弯道运行中利用轮对锥体直径的变化调节两侧轮对转过的距离差，但是：科学定律是严谨的，已知：刚性一体轮对锥形踏面的锥角呈对称形作用在轨面上，其锥形踏面与钢轨之间受到垂直压力时的受力原理与圆锥滚子轴承滚子与滚道的动力学原理相同，根据力的分解原理：作用在锥形踏面上的垂直压力如同圆锥滚子轴承一样，按锥度的大小成比例的分解为作用在轨面上的垂直压力和方向为两轨之间的轴向分力(横向力)，形成力的分解，由于两侧轮对为刚性一体结构，两侧轮对作用在两侧钢轨上的力在锥形踏面的作用下被分解为垂直压力和方向为两轨之间的轴向分力(横向力)，根据牛顿第三定律：两侧轮对踏面锥度作用在轨面上的轴向分力(横向力)大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，即：(F1＝F2)，由此引出：在无外力作用时，该两侧的轮对保持惯性，静止不动，不存在轴向移动自动对中的力学依据，理论与实验证实：当设置锥形踏面的轮对在两条钢轨之间不居中时，车体在轮对锥形踏面锥角的作用下使轮对以上车体的中心线在内、外两条钢轨之间相对于垂直线将产生倾复角，并致使车体产生倾覆力矩，此时：在车体倾覆力矩的作用下外侧轮对的锥形踏面沿外侧钢轨向上爬升，内侧轮对的锥形踏面沿钢轨内侧向下滑落，设置锥形踏面轮对的左、右车轮在内、外两轨之间分别向钢轨内侧滑落的力与向钢轨外侧爬升的阻力相互抵消，保持倾覆性倾斜状态，因此：设置锥形踏面的轮对在两侧钢轨中的动力学原理与斜面滑落、斜面省力的力学定意不符，所以：设置锥形踏面的轮对也不存在向心调节作用，
[0004]工作实践与研究发现：在高速运行领域，将两侧轮对设定为刚性一体同步转动和锥形踏面的力学结构是两种错误相乘的关系，它的主要危害是造成列车的蛇形运动和滑动摩擦，实践证实：刚性一体锥形踏面轮对的列车在直线运行中，由于轮轨间的激发震动、侧风影响、弯道力矩的影响等许多复杂力矩的作用会引发轮对的轴向窜动，使轮对产生轴向冲击力，这种轴向冲击力无论发生在弯道或直线运行时都会迫使轮对发生横向窜动，因为：轮对的踏面呈锥形斜面设计，在轮对横向移动时，其两侧轮对锥形踏面与轨道接触点处的直径不同，两侧轮对的直径差直接引致了两侧轮对在转动速度相同时其转动的距离却不同，所以：必然导致轮对产生转向引导作用，该转向引导的作用力严重干扰了列车转向架的
引导功能，迫使轮对和转向架在直行中转向，并使轮对和转向架的运行轨迹在两侧钢轨中心线上产生转向冲角和转向冲击力，引导轮对和转向架在冲向对侧钢轨后其两侧轮对锥形踏面与轨道接触点处的直径发生逆变，继而又导致了轮对产生反向的转向引导，使轮对和转向架在两侧钢轨之间产生往返交替的转向引导，直接导致列车在两轨之间高速行驶中发生反复摆动的蛇形运动，
[0005]研究发现：列车蛇形运动的过程就是列车牵引力的分解过程，列车在蛇形运动中将直向运行的牵引力分解为直向牵引力和横向窜动的轴向牵引分力，而轴向牵引分力就是引致列车蛇形运动的动力学基础，根据能量守恒原理，这种蛇形运动的原始动力绝不会凭空消失，它需要一个较长反复过程的缓解与释放才能消除，
[0006]众所周知：我们在驾驶轿车慢速通过急弯道时可以迅速打满方向平稳的转过弯道，但是：当轿车速度达到每小时120公里时对方向盘的操作动作稍有过大就会引致剧烈地晃动或直接引致车翻人亡，这种使轿车剧烈晃动或直接引致车翻人亡的力就是由方向盘转向时产生的横向牵引分力造成的，作用在高速动车上的横向牵引分力与轿车方向引致的横向牵引分力的动力学原理相同，因此可以得知：在高速列车达到每小时400
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600公里时发生的蛇形运动引致的安全隐患有多么危险，
[0007]其实：蛇形运动从轨道火车的诞生起就一直伴随着铁路轨道车走到今天，蛇形运动这种强大的动力分解过程会迫使转向架和车体左右愰动，而轮对蛇形运动产生的横向窜动力与窜动频率有直接的关系，已知：横向窜动力产生的震动强度与横向窜动的振动频率有关，即：低频震动强度等于质量与距离的乘积MXS，中频震动强度等于质量与速度的乘积除以时间MXS/T，高频震动强度等于质量与速度平方的乘积MXV2，很明确：随列车运行速度从120公里/小时到390公里/小时的成倍提高，轮对横向窜动激震力急剧增大，这种横向的激震力不仅分解和削弱了对列车的牵引力，而且直接导致列车的脱轨风险，乘务实践证实：刚性一体的轮对与锥形踏面的结合在列车时速达到60公里公里的货运或80、120公里的客运列车时期，就凸显出滑动摩擦和蛇形运动的安全隐患和使用寿命问题，即：列车在前进的过程中始终伴随着左右晃动的牵引力分解过程，但是：当时的列车在较重的蛇形愰动中仍然可以在严格执行限速的条件下运行，可是今天：当高速动车以时速390公里和实验480公里运行时，却仍然套用古老的刚性一体轮对与锥形踏面的组合，它将给现代高铁带来的隐患应该是显而易见的，
[0008]历史的错误与铁路200多年的运行开了一个不小的玩笑，致使刚性一体锥形踏面的轮对不仅不能实现自动对中，竟然使列车的蛇形运动和滑动摩擦伴随铁路的运行走过了200年的沧桑历程，目前：高速动车面临更高(400公里
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600公里)时速的跳跃式提升，其最重要部件轮对的动力学结构却仍然沿用着200多年以来刚性一体锥形踏面轮对的古老结构，这无疑构成高速动车的重大安全隐患，并对高铁进一步提速和轮对的使用寿命仍形成难以逾越的瓶颈，并直接引致以下几种致命危害：
[0009]1、粘着破坏：
[0010]已知：轮对与轨面的粘着力是确保牵引力驱动列车运行最重要的力，也是确保列车运行稳定的重要力，然而，能够确保轮对与轨面之间保持粘着力的基本力学条件就是：轮对与轨面之间必须保持两点接触的纯滚动摩擦，例如：深沟球轴承的最大优势就是两点接触的纯滚动摩擦，其滚道与钢珠之间有极好的密合度，不存在滑动摩擦，非常耐用，无需经
常维护，具有最好的高速稳定性能和刚性，具有承受联合负荷的良好性能(SKF轴承
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P290页)，圆形轮子两点接触的动力学原理与深沟球轴承的动力学原理相同，其圆形轮子最大的优势就是两点接触的纯滚动摩擦，以充分利用轮对踏面与轨面之间的粘着力实现列车高速、安全、平稳的运行和延长走行部的寿命，但是，刚性一体锥形踏面轮对最大缺陷正是粘着力破坏的最大因素，
[0011]检修的实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.设置短轴的自动差速高铁轮对，包括两组短轴动力自由车轮组件，其特征是：两组短轴动力自由车轮组件同轴心组合形成一组高铁轮对，两组短轴动力自由车轮组件在高铁轮对中分别能够独立差速转动，所述的短轴动力自由车轮组件分别由短轴、车轮、齿轮箱和两副轴颈轴承组成，所述的短轴为圆柱结构，在短轴外圆周的外侧设置车轮安装座，在短轴外圆周的内侧设置齿轮箱安装座，在短轴外圆周的两端分别设置轴颈，所述的车轮为设置轮毂和轮毂轴心孔的轮体结构，车轮以轮毂轴心孔与短轴外圆周外侧设置的车轮安装座采用过盈配合形成刚性一体结构，所述的齿轮箱设置在短轴外圆周内侧设置的齿轮箱安装座的外圆周，所述的两副轴颈轴承分别设置在短轴外圆周两端轴颈的外圆周，形成短轴动力自由车轮组件，组成设置短轴的自动差速高铁轮对。2.设置短轴的自动差速高铁轮对，包括两组短轴动力自由车轮组件和行星差速器组成，其特征是：两组短轴动力自由车轮组件同轴心设置在行星差速器的两侧，形成一组高铁轮对，设置在行星差速器两侧的两组短轴动力自由车轮组件在高铁轮对中分别能够独立差速转动，所述的两组短轴动力自由车轮组件分别由短轴、车轮和两副轴颈轴承组成，所述的短轴为圆柱结构，在短轴外圆周轴向距离的中部分别设置车轮安装座，在车轮安装座的内、外两侧分别设置轴颈，并在车轮安装座内侧轴颈的内端设置轴颈加长段，在该轴颈加长段端头的外圆周分别设置一圈花键槽，所述的车轮为设置轮毂和轮毂轴心孔的轮体结构，车轮以轮毂轴心孔分别与短轴外圆周中部设置的车轮安装座采用过盈配合组合形成刚性一体结构，所述的两副轴颈轴承分别设置在短轴车轮安装座内、外两侧轴颈的外圆周，所述的行星差速器同轴心设置在两组短轴动力自由车轮组件之间，并分别通过行星差速器两端驱动伞齿轮圆心孔内设置的花键槽孔与两组短轴动力自由车轮组件中短轴内端轴颈加长段端头外圆周分别设置的一圈花键槽插接配合，组成设置短轴的自动差速高铁轮对。3.根据权利要求1或2所述的设置短轴的自动差速高铁轮对，其特征是：所述的短轴动力自由车轮组件，在其车轮的外圆周分别设置一圈球形圆弧踏面，使车轮圆周踏面的轴向截面呈球形圆弧结构，该高铁轮对在两侧钢轨上轴向移动时，两侧车轮在球形圆弧踏面与两侧钢轨的作用下沿同位角的圆弧度同时水平爬升或同时水平降落。4.根据权利要求1或2所述的设置短轴的自动差速高铁轮对，其特征是：所述的短轴动力自由车轮组件，在其车轮的外圆周分别设置一圈球形圆弧踏面，使车轮圆周踏面的轴向截面呈球形圆弧结构，并在该球形圆弧踏面的两端分别设置一圈轮缘，使车轮圆周踏面的轴向截面呈双轮缘的球形圆弧踏面，使高铁轮对在两侧钢轨上轴向移动时，两侧车轮在球形圆弧踏面与两侧钢轨的作用下沿同位角的圆弧度同时水平爬升或同时水平降落。5.设置短轴的自动差速高铁轮对，包括两组短轴非动力自由车轮组件，其特征是：两组短轴非动力自由车轮组件同轴心组合形成一组高铁轮对，两组短轴非动力自由车轮组件在高铁轮对中分别能够独立差速转动，所述的短轴非动力自由车轮组件分别由短轴、车轮、1
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2盘制动盘和两副轴颈轴承组
成，所述的短轴为圆柱结构，在短轴外圆周的外侧设置车轮安装座，在短轴外圆周的内侧设置制动盘安装座，在短轴外圆周的两端分别设置轴颈，所述的车轮为设置轮毂和轮毂轴心孔的轮体结构，车轮以轮毂轴心孔与短轴外圆周外侧设置的车轮安装座采用过盈配合形成刚性一体结构，所述的制动盘设置在短轴外圆周内侧设置的制动盘安装座的外圆周，所述的两副轴颈轴承分别设置在短轴外圆周两端轴颈的外圆周，形成短轴非动力自由车轮组件，组成设置短轴的自动差速高铁轮对。6.根据权利要求5所述的设置短轴的自由轮自动差速高铁轮对，其特征是：所述的短轴非动力自由车轮组件，在其...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟萍，
申请(专利权)人：孟萍，
类型：发明
国别省市：