專利名稱：鐵路車輛轉向架和鐵路車輛的制作方法
技術領域：
本發明涉及鐵路車輛制造技術，尤其涉及一種鐵路車輛轉向架和鐵路車輛。
背景技術：
鐵路車輛轉向架是一個承擔貨物重量和車體自重同時還引導鐵路車輛在直線軌道上高速運行和在曲線軌道上轉向運行的鐵路車輛上的重要部件。圖IA是現有鑄鋼三大件式轉向架結構示意圖，圖IB是現有技術鐵路車輛轉向架的一系懸掛輪對彈性定位方式示意圖，圖IC是現有技術鐵路車輛轉向架彈性定位裝置主要部件剪切橡膠墊的結構示意圖。如圖IA所示(圖中只給出了一側視圖，另一側結構與之相同)，沿縱向(沿軌道方向)前后布置的兩組輪對1、側架2以及搖枕3 (其上承載車體) 構成三大件式轉向架。其中，每組輪對1包括沿橫向(垂直于軌道的方向)直線排列的兩個車輪，并由穿過兩車輪中心的車軸112固接為一體，每一輪對1的兩側設置有輪對軸承111 和承載鞍13，側架2則設置在前、后輪對同側的承載鞍13上。在位于前面的輪對1與側架 2之間設有一系懸掛裝置a，側架2彈簧承臺與搖枕3端部之間設有二系懸掛裝置b。請再同時參考圖IB和圖1C，在承載鞍13頂面和側架導框211的頂面之間設有一剪切橡膠墊14， 分別通過設置于其上、下表面的定位柱銷141與所述兩平面上對應的定位孔的小間隙配合以實現輪對與側架間的彈性定位。當列車在軌道上運行時，由于軌道的垂直和水平不平順激擾，形成一個隨機振動系統，其中，輪對和承載鞍是簧下部件，而側架以上部件和車體是簧上部件。在振動過程中，輪對將產生沿縱向(軌道方向)X方向，橫向(垂直軌道方向)Y 方向，垂向Z方向三個方向的彈性位移。依據橡膠墊的物理特性合理設計剪切橡膠墊后，可以得到沿三個方向的剛度值，S卩沿軌道方向縱向(X軸)的剪切剛度、沿軌道橫向(Y軸) 的剪切剛度、沿鉛垂方向(Z軸)的垂向剛度。此三向剛度數值的大小直接與轉向架直線蛇形運動臨界速度、曲線通過時的輪軌橫向力以及輪軌間動作用力強相關。但是，鐵路運輸越來越要求高速重載，這使輪對沿軌道向前滾動時產生不穩定的蛇形運動更容易逼近它的臨界速度，導致激起車體劇烈的搖頭振動，嚴重時還可引發列車脫軌事故。為了保證車輛在直線上運行時具有較高的蛇形運動穩定性，要求剪切橡膠墊14 縱向(X軸)剪切剛度要大一些；為了保證直線運行時具有較高的蛇形運動穩定性，同時兼顧曲線通過時輪軌橫向力不要太大，要求圖IC所示的剪切橡膠墊14橫向(Y軸)剪切剛度要小于縱向剪切剛度，兩者的比例要適當；而為了充分利用剪切橡膠墊14隔離來自簧下的高頻振動，降低輪軌間的動作用力，要求一系剪切橡膠墊14沿垂向要有合適的靜撓度，由此來確定其垂向剛度值。但由于結構空間限制，本彈性定位裝置中的剪切橡膠墊的縱向剛度與橫向剛度接近，而同時若想增大其垂向靜撓度值，根據剪切橡膠墊的橡膠體的特性，就必須加厚橡膠層的厚度或采用多層結構，這樣做的必然結果又會大幅減小剪切橡膠墊的剪切剛度。可以看出，采用這一彈性定位方式的鐵路車輛轉向架，三向剛度值不能較好匹配， 嚴重限制了這種一系懸掛裝置中剪切橡膠墊作用的發揮。

發明內容
本發明針對現有技術的上述缺陷，提供一種鐵路車輛轉向架和鐵路車輛。本發明提供一種鐵路車輛轉向架，包括兩組輪對、設置在輪對軸承上的承載鞍，以及設置在同側的兩個承載鞍上的側架。在所述承載鞍與側架的側架導框的水平接觸面之間設置有第一彈性墊；在所述承載鞍與所述側架導框的側向接觸面之間各設置有一第二彈性墊。本發明還提供一種鐵路車輛，包括上述的鐵路車輛轉向架，以及設置在所述鐵路車輛轉向架上的車體。本發明提供的鐵路車輛轉向架和鐵路車輛，實現了輪對的充分彈性定位和約束， 并且使彈性約束的垂向、縱向以及橫向的三向剛度值達到最優化，滿足不同性能車輛的設計要求，真正實現輪軌低動力作用的理想目標。


圖IA是現有鑄鋼三大件式轉向架結構示意圖。圖IB是現有技術鐵路車輛轉向架的一系懸掛輪對彈性定位方式示意圖。圖IC是現有技術鐵路車輛轉向架彈性定位裝置的主要部件剪切橡膠墊的結構示意圖。圖2是本發明一實施例鐵路車輛轉向架所采取的輪對彈性定位方式示意圖。圖3A是本發明一實施例中的第一彈性墊的結構示意圖。圖;3B是圖3A所示第一彈性墊的俯視3C是本發明一實施例中的第一彈性墊的另一設計形狀方案俯視圖。圖4A是本發明一實施例中第二彈性墊方案的AA向視圖。圖4B是本發明一實施例中第二彈性墊的另一設計方案圖。圖5是本發明一實施例中第二彈性墊方案的主剖視圖。附圖標記1-輪對；14-剪切橡膠墊；111-輪對軸承；13-承載鞍； α、β -銳角； 2-側架；3-搖枕；a_ —系懸掛裝置；b_ 二系懸掛裝置；4-軌道；gl_第一彈性墊；g2_第二彈性墊；141-定位柱銷；gll_金屬定位板；gl3_金屬定型隔板；g0-橡膠體； gl2_圓柱銷； 211-側架導框；214-止擋塊； g21_凸起。112-車軸。
具體實施例方式為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。圖2是本發明一實施例鐵路車輛轉向架所采取的輪對彈性定位方式示意圖。請參考圖2，本發明一實施例鐵路車輛轉向架，包括兩組輪對1、設置在輪對軸承111上的承載鞍 13，以及設置在同側的兩個承載鞍13上的側架2，在承載鞍13與側架2的側架導框211的水平接觸面之間設置有第一彈性墊gl ；在承載鞍13與側架導框211的側向接觸面之間各設置有一第二彈性墊g2。其中，兩組輪對1沿縱向前后布置，且每組輪對包括沿橫向對稱布置的兩車輪和一個穿過兩車輪中心并與之固接在一起的車軸，輪對軸承111靠近兩側架導框211處設置有承載鞍13，側架2則設置在同側的兩個承載鞍13上。在承載鞍13與側架導框211的水平接觸面之間，即在圖2所示的承載鞍13頂面與側架導框211頂面之間，設有一第一彈性墊gl ；在承載鞍13與所述側架導框211的側向接觸面之間，即分別在位于承載鞍13前側的側架導框211立面與該承載鞍立面的接觸面和位于承載鞍后側的側架導框 211立面與該承載鞍立面的接觸面間，各設有一第二彈性墊g2。本實施例通過在垂向、縱向分別設置三個彈性墊的技術方案使轉向架一系懸掛系統的垂向、縱向和橫向三向剛度分別由不同的彈性墊來實現，第一彈性墊gl能夠提供一系懸掛系統理想的垂向靜撓度值，以隔離輪軌傳來的高頻振動，不再受到要兼顧其橫向剛度值的限制。兩個第二彈性墊g2起到對輪對進行縱向和橫向彈性約束的作用。
本實施例中轉向架一系懸掛系統的縱向剛度利用的是第二彈性墊g2的法向剛度值，由橡膠彈性體特性可知，其法向剛度可以在很大范圍內進行設計，以滿足各種縱向剛度數值的要求。而一系懸掛系統的橫向剛度則取決于第一彈性墊gl的橫向剛度與第二彈性墊g2的橫向剛度之和，后者由第二彈性墊g2的橫向剪切剛度來提供。由橡膠彈性體特性可知，其剪切剛度遠小于法向剛度。所以，通過對第一彈性墊和第二彈性墊的合理設計計算就可以得到理想的一系懸掛系統的三向剛度值。此時，再與轉向架中央二系懸掛系統的垂向撓度實現良好匹配，便可能達到大幅度提高車輛垂向動力學性能的目的。
圖3A是本發明一實施例中的第一彈性墊的結構示意圖。圖:3B是圖3A所示第一彈性墊的俯視圖。所述實施例鐵路車輛轉向架中，第一彈性墊gl和第二彈性墊g2的內部為橡膠體g0，在其上、下表面設置有金屬定位板gll，橡膠體g0與金屬定位板gll之間硫化粘接在一起。
上述實施例中的第一彈性墊中可以包括單層的橡膠體，也可以包括多層橡膠體， 在包括多層橡膠體時相鄰層的橡膠體之間也設置有金屬定型隔板。圖3A和圖:3B所示為一兩層結構的第一彈性墊gl。如圖中所示，橡膠體g0置于金屬定位板gll的內部，且其中間也設有一金屬定型隔板gl3將橡膠體g0分為上下兩層，橡膠體g0與金屬定型隔板gl3之間也硫化粘接在一起。其它的多層結構與圖示類似，在此未以圖示示出。這樣的多層結構的靈活設計可以滿足不同的垂向剛度值需求。
進一步地，上述實施例中第一彈性墊gl還可以根據所配合承載鞍13頂面的形狀需要而將其設計成圓形，如圖3C所示，其它結構不變。
進一步地，上述實施例中第一彈性墊gl的上下表面上各設置有用于與承載鞍13 和側架導框211的水平接觸面上設置的定位孔進行配合的圓柱銷gl2。其中，上表面的兩圓柱銷與側架導框211頂面上的對應定位孔配合，下表面上的兩圓柱銷和承載鞍13頂面上的對應定位孔配合，配合實現了對第一彈性墊gl的限位。
請同時參照圖2與圖4A，上述實施例中的第二彈性墊g2的一側面設置有凸起 g21，承載鞍13和側架導框211的側向接觸面上分別設置有用于橫向擋住第二彈性墊g2的凹槽。即，在第二彈性墊g2與側架導框211后立面所接觸一側的金屬定位板gll上設有一凸起g21，與之對應的側架導框211的后立面上設置有一凹槽，以實現側架導框211橫向止擋；同時，第二彈性墊g2的另一側金屬定位板gll對應的承載鞍13立面上也設有一凹槽， 該凹槽可以與第二彈性墊的該側配合以實現承載鞍橫向止擋。
圖5是上述實施例中第二彈性墊方案的主剖視圖。如圖所示，側架導框的側向接觸面的上下兩端均設置有用于垂向擋住第二彈性墊g2的止擋塊214。S卩，在側架導框211 的后立面的上下端部各設有一止擋塊214，其間距離剛好可以放置第二彈性墊g2，以實現側架導框垂向止擋。進一步地，與第二彈性墊g2接觸的承載鞍13的側向接觸面從上向下傾斜設置，其傾斜度以該面與垂向所成銳角α來度量，以此更好地固定第二彈性墊g2，防止其下滑。
圖4B是上述實施例中第二彈性墊的另一設計方案圖，從圖中可以看出，第二彈性墊g2中的橡膠體g0呈現橫向八字形結構，傾斜角度的大小通過八字面上一點的切線與Y 向所成的銳角β值來度量，這樣可根據所需剛度值來調整β值。該方案適用于需要較大橫向剛度值的場合，更能使本發明滿足不同性能車輛的設計要求。
本發明的另一實施例提供一種鐵路車輛，該鐵路車輛包括鐵路車輛轉向架，以及設置在所述鐵路車輛轉向架上的車體其中，該鐵路車輛轉向架可為上述實施例所提供的鐵路車輛轉向架的任意一種。該鐵路車輛實現了對輪對更好的彈性定位，并能夠提供更為理想的一系懸掛系統的三向剛度值，實現輪軌低動力作用的目標。
最后應說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。
權利要求
1.一種鐵路車輛轉向架，包括兩組輪對、設置在輪對軸承上的承載鞍，以及設置在同側的兩個承載鞍上的側架，其特征在于，在所述承載鞍與側架的側架導框的水平接觸面之間設置有第一彈性墊；在所述承載鞍與所述側架導框的側向接觸面之間各設置有一第二彈性墊。
2.根據權利要求1所述的鐵路車輛轉向架，其特征在于，所述第一彈性墊和所述第二彈性墊的內部為橡膠體，在所述橡膠體的上、下表面設置有金屬定位板。
3.根據權利要求2所述的鐵路車輛轉向架，其特征在于，所述第一彈性墊中包括多層橡膠體，且相鄰兩層橡膠體之間設置有金屬定型隔板。
4.根據權利要求1或2或3所述的鐵路車輛轉向架，其特征在于，所述第一彈性墊為方形結構或圓形結構。
5.根據權利要求1所述的鐵路車輛轉向架，其特征在于，所述第一彈性墊的上、下表面上分別設置有用于與所述承載鞍和所述側架導框的水平接觸面上設置的定位孔進行配合的圓柱銷。
6.根據權利要求1所述的鐵路車輛轉向架，其特征在于，所述第二彈性墊的一側面設置有凸起，所述承載鞍和所述側架導框的側向接觸面上分別設置有用于橫向擋住所述第二彈性墊的凹槽。
7.根據權利要求1或6所述的鐵路車輛轉向架，其特征在于，所述側架導框的側向接觸面的上下兩端均設置有用于垂向擋住所述第二彈性墊的止擋塊。
8.根據權利要求2所述的鐵路車輛轉向架，其特征在于，所述第二彈性墊中的橡膠體呈橫向八字形結構。
9.根據權利要求1所述的鐵路車輛轉向架，其特征在于，所述承載鞍的的側向接觸面從上向下傾斜設置。
10.一種鐵路車輛，其特征在于，包括如權利要求1至9任一所述的鐵路車輛轉向架，以及設置在所述鐵路車輛轉向架上的車體。
全文摘要
本發明提供一種鐵路車輛轉向架和鐵路車輛。該鐵路車輛轉向架包括兩組輪對、設置在輪對軸承上的承載鞍，以及設置在同側承載鞍上的側架。在所述承載鞍與側架的側架導框的水平接觸面之間設有一第一彈性墊；在所述承載鞍與所述側架導框的兩側接觸面之間各設有一第二彈性墊。本發明提供的鐵路車輛轉向架中一個第一彈性墊可以提供一系懸掛系統理想的垂向靜撓度值且不受到要兼顧其橫向剛度值的限制；第二彈性墊的法向剛度值可以提供較大的縱向剛度，第一彈性墊與兩個第二彈性墊共同提供合適的橫向剛度。因此，本發明實現了輪對的充分彈性定位和約束，使彈性約束的垂向、縱向以及橫向的三向剛度值達到最優化，滿足不同性能車輛的設計要求。
文檔編號B61F5/02GK102476643SQ20101055731
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月22日 優先權日2010年11月22日
發明者劉振明, 徐世鋒, 祝震, 穆鳳軍, 邢書明, 邵文東 申請人:齊齊哈爾軌道交通裝備有限責任公司