一種雙t型構架彈性鉸接的柔性架懸直驅徑向轉向架的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種雙T型構架彈性鉸接的柔性架懸直驅徑向轉向架，包括轉向架構架、用于定位輪對(5)的軸箱裝置(4)和用于驅動輪對(5)的永磁直驅電機(3)，所述的轉向架構架為具有柔性功能的雙T型彈性鉸接式構架，所述的永磁直驅電機(3)設有兩個，每個永磁直驅電機(3)均通過三點式懸掛機構布置在轉向架構架上，并各驅動一個輪對(5)。與現有技術相比，本發明具有轉向架柔性功能好、適應線路扭曲能力強、簧下質量輕、運行噪聲小并且具備主動徑向功能等優點。
【專利說明】
一種雙T型構架彈性鉸接的柔性架懸直驅徑向轉向架
技術領域
[0001]本發明屬于軌道車輛轉向架技術領域，涉及一種軌道車輛柔性架懸直驅徑向轉向架，具體涉及一種雙T型構架彈性鉸接的柔性架懸直驅徑向轉向架。
【背景技術】
[0002]傳統的轉向架采用H型構架，剛性橫梁，僅依靠一系垂向的柔性克服線路的扭曲，轉向架適應線路扭曲的能力較差。
[0003]經檢索發現，中國發明專利CN105665049B，其公開了一種鉸接構架直線電機轉向架，兩個T型框架分別通過橡膠節點與側梁鉸接;另中國發明專利CN102975734A，其公開了一種具有中梁柔性板式結構的永磁直驅柔性轉向架。
[0004]這兩種形式的柔性構架，其橫梁均無法承載，無法實現電機的架懸從而提高轉向架的設計速度，改善轉向架高速運行時的動力學性能。
[0005]永磁同步電機直驅模式國外已經有了工程化應用，對于中低速城軌車輛，國外主要采用軸懸直驅模式，而對于較高速度級的車輛，多采用架懸式。
[0006]傳統轉向架輪對定位剛度為兼顧穩定性，不宜設置過小，因而限制了曲線上輪對靠蠕滑力矩導向的能力，導致輪對通過曲線時存在沖角，產生輪軌磨耗和曲線“嘯叫”。
[0007]添加迫導向機構后的轉向架，其曲線通過性能得到改善，但因導向機構復雜且存在磨損，因此未能顯著提高轉向架通過曲線時的各向性能。

【發明內容】

[0008]本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種轉向架柔性功能好、適應線路扭曲能力強、簧下質量輕、運行噪聲小并且具備主動徑向轉向功能的雙T型構架彈性鉸接的柔性架懸直驅徑向轉向架。
[0009]本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:
[0010]—種雙T型構架彈性鉸接的柔性架懸直驅徑向轉向架，包括轉向架構架、用于定位輪對的軸箱裝置和用于驅動輪對的永磁直驅電機，所述的轉向架構架為具有柔性功能的雙T型彈性鉸接式構架，所述的永磁直驅電機設有兩個，每個永磁直驅電機均通過三點式懸掛機構設置在轉向架構架上，并各驅動一個輪對。
[0011]所述的雙T型彈性鉸接式構架由第一T型構架和第二 T型構架通過對角設置的兩個橡膠鉸接關節裝置連接形成，每個T型構架均由剛性連接的橫梁與側梁構成。
[0012]所述的橡膠鉸接關節裝置包括鉸接軸、橡膠關節機構和安裝座，所述的橡膠關節機構包括內鐵件、橡膠層和外鐵件，外鐵件套設在內鐵件上，二者之間設有橡膠層，安裝座套設在外鐵件的外側，所述的內鐵件套設在鉸接軸的外側，所述的橡膠層的軸向斷面為開口相對的雙U型結構，安裝座兩端分別設有用于固定橡膠關節機構的內端蓋和外端蓋，所述的外端蓋密封，內端蓋設有一個供鉸接軸穿過的孔洞，鉸接軸與該孔洞的內側壁之間設有橡膠密封圈。
[0013]橡膠層的軸向斷面為開口相對的雙U型結構，因此橡膠關節無論是徑向變形，還是軸向變形，總有一部分橡膠處于受壓狀態，從而橡膠關節具有很大的徑向、軸向剛度。橡膠關節的徑向，對應轉向架的垂向與縱向，橡膠關節的軸向，對應轉向架的橫向，從而保證了兩個T型構架之間的橫向剛度很大。
[0014]橡膠關節的外鐵件和內鐵件之間的橡膠層的軸向斷面為開口相對的雙U型結構，使得該橡膠關節具有很大的橫向剛度，保證了側梁和橫梁的連接，確保構架的安全性能。
[0015]優選地，橡膠層的軸向斷面的雙U型結構中的每個U型結構中部平直，兩翼與中部的夾角均為100°?150°，中部軸向寬度是兩翼自由端之間距離的1/2?2/3倍。
[0016]為保證橡膠鉸接關節裝置的徑向剛度，其中部應呈平直狀，且平直部分軸向寬度越長，裝置的徑向剛度越大;為保證橡膠鉸接關節裝置的軸向剛度，其兩翼應與中部存在一定的夾角，在允許的角度范圍內，角度越小，裝置的軸向剛度越大。因此可通過調整中部平直部軸向寬度及兩翼夾角，來獲得優選的橡膠鉸接關節裝置，本發明的兩翼與中部的夾角以及中部軸向寬度與兩翼之間距離的比值范圍能夠使得所述的橡膠鉸接關節裝置具有很大的徑向和軸向剛度，來滿足轉向架的承載功能要求。
[0017]優選地，所述的鉸接軸設有第一端部和第二端部，且鉸接軸從第一端部到第二端部漸縮，第一端部與構架的橫梁連接，第二端部穿過內鐵件并通過端部螺栓和端部墊圈與內鐵件連接。
[0018]優選地，端部螺栓和端部墊圈之間還可以設置防松墊片。
[0019]優選地，所述的內鐵件呈中空結構。起到減重作用。
[0020]優選地，所述的外鐵件呈多瓣式結構，外鐵件與安裝座之間保證安裝尺寸，使橡膠層處于預緊狀態。
[0021]第一T型框架的橫梁與一個橡膠鉸接關節裝置的鉸接軸的第一自由端連接，該橡膠鉸接關節裝置的安裝座與第二 T型框架的側梁連接;第二 T型框架的橫梁與另一個橡膠鉸接關節裝置的鉸接軸的第一自由端連接，該橡膠鉸接關節裝置的安裝座與第一 T型框架的側梁連接。
[0022]本發明利用橡膠鉸接關節裝置偏轉剛度較低的特性，實現構架的柔性。同時利用橡膠鉸接關節裝置的軸向、徑向剛度較大的特性保證構架的承載能力及構架的抗菱剛度，因此本發明的柔性雙T型構架不需要中心橫梁傳遞載荷。
[0023]所述的三點式懸掛機構包括第一懸掛臂、第二懸掛臂、第三懸掛臂，三個懸掛臂的一端均與永磁直驅電機連接，第一懸掛臂的另一端通過彈性元件與一個T型構架的橫梁彈性連接，第二懸掛臂及第三懸掛臂的另一端分別通過彈性元件與兩個T型構架的側梁彈性連接。
[0024]所述的彈性元件為橡膠關節。
[0025]永磁直驅電機的此種懸掛方式對本發明的雙T型構架的柔性干涉程度較低。
[0026]所述的軸箱裝置設有四個，分布在兩個T型構架側梁的四角端。
[0027]所述的軸箱裝置包括軸箱、軸箱定位座和徑向作動器，所述的軸箱定位座設置在轉向架構架上，所述的軸箱通過一系懸掛和軸箱定位座連接在轉向架上，徑向動作器的兩端分別連接軸箱和軸箱定位座。
[0028]本發明的軸箱裝置兼顧主動徑向與輪對定位功能。徑向作動器安裝在軸箱與軸箱定位座之間。通過曲線時，徑向作動器直接推、拉軸箱，使輪對處于徑向位置。
[0029]所述的一系懸掛包括液阻懸置元件，該液阻懸置元件與軸箱之間設有橡膠墊，液阻懸置元件外側并聯套設有螺旋鋼彈簧。
[0030]該轉向架還包括橡膠堆牽引裝置，該裝置與兩個T型構架的橫梁連接，設置在柔性雙T型構架平面的中心位置，內部設有二系回轉角度傳感器。
[0031]每個永磁直驅電機均通過設置在其兩端的空心軸六連桿機構直接驅動輪對。
[0032]與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:
[0033]轉向架采用永磁直驅電機配合空心軸六連桿裝置直接驅動輪對，省掉了齒輪箱，提高了驅動效率，永磁直驅電機懸掛在構架上，降低了簧下質量，利于轉向架的高速運行；
[0034]轉向架具有柔性功能，對扭曲線路的適應性強，提高了轉向架的運行安全性；
[0035]轉向架過曲線時徑向作動器直接推動軸箱，使輪對處于徑向位置，降低輪軌磨耗，提高轉向架曲線通過性能，徹底解決傳統轉向架中蛇形穩定性與曲線通過性能間的矛盾；
[0036]轉向架采用液阻懸置元件作為一系懸掛，能夠衰減由高頻小位移波磨引起的振動，降低運行過程中的高頻噪聲；
[0037]本發明的轉向架結構簡單可靠，部件可模塊化生產，具有可替換性，便于制造及維護，降低了生產成本。
【附圖說明】
[0038]圖1為本發明的結構不意圖；
[0039]圖2為本發明的側視結構示意圖；
[0040]圖3為本發明的柔性雙T型構架的結構示意圖；
[0041 ]圖4為本發明的永磁直驅電機和三點式懸掛機構的結構示意圖；
[0042]圖5為本發明的軸箱和一系懸掛的結構示意圖；
[0043]圖6為本發明的橡膠鉸接關節裝置的剖視結構示意圖；
[0044]圖中，I為第一T型構架，11為第一T型構架側梁，12為第一T型構架橫梁，2為第二T型構架，21為第二T型構架側梁，22為第二T型構架橫梁，3為永磁直驅電機，31為第一懸掛臂，32為第二懸掛臂，33為第三懸掛臂，4為軸箱組件，41為軸箱，42為軸箱定位座，43為徑向作動器，5為輪對，6為一系懸掛，61為液阻懸置元件，62為橡膠墊，63為螺旋鋼彈簧，7為橡膠堆牽引裝置，8為橡膠鉸接關節裝置，801為鉸接軸，802為內端蓋，803為外鐵件，804為橡膠層，805為內鐵件，806為橡膠關節機構，807為安裝座，808為外端蓋，809為防松墊片，810為端部螺栓，811為端部墊圈，812為橡膠密封圈，9為空心軸六連桿機構。
【具體實施方式】
[0045]下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。
[0046]實施例1
[0047]—種雙T型構架彈性鉸接的柔性架懸直驅徑向轉向架，如圖1?2所示，包括轉向架構架、用于定位輪對5的軸箱裝置4、用于驅動輪對5的永磁直驅電機3和橡膠堆牽引裝置7。
[0048]轉向架構架為雙T型彈性鉸接式，構架具備柔性功能，如圖3所示，由第一T型構架I和第二T型構架2通過對角設置的兩個橡膠鉸接關節裝置8連接形成。其中，第一T型構架I由剛性連接的第一 T型構架橫梁12與第一 T型構架側梁11構成，第二 T型構架2由剛性連接的第二 T型構架橫梁22與第二 T型構架側梁21構成。第一 T型構架橫梁12與第二 T型構架側梁21通過一個橡膠鉸接關節裝置8連接，第二T型構架橫梁22與第一T型構架側梁11通過另一個橡膠鉸接關節裝置8連接。
[0049]該橡膠鉸接關節裝置8包括鉸接軸801、橡膠關節機構806和安裝座807，如圖6所示，橡膠關節機構806包括內鐵件805、橡膠層804和外鐵件803，外鐵件803套設在內鐵件805上，二者之間設有橡膠層804，外鐵件803和內鐵件805均與橡膠層804硫化貼合在一起，橡膠層804的軸向斷面為開口相對的雙U型結構，橡膠層804的軸向斷面的雙U型結構中的每個U型結構中部平直，兩翼與中部的夾角均為100°?150°，中部軸向寬度是兩翼自由端之間距離的1/2?2/3倍，安裝座807套設在外鐵件803的外側，外鐵件803為三瓣式結構，與安裝座807保證安裝尺寸使橡膠層804處于預緊狀態，內鐵件805套設在鉸接軸801的外側，并且內部中空，安裝座807兩端分別設有用于固定橡膠關節806的內端蓋802和外端蓋808。
[0050]其中，外端蓋808密封，內端蓋802設有一個供鉸接軸801穿過的孔洞，鉸接軸I與該孔洞的內側壁之間設有橡膠密封圈812，鉸接軸801設有第一端部和第二端部，且鉸接軸801從第一端部到第二端部漸縮，第二端部穿過內鐵件805并通過端部螺栓810和端部墊圈811與內鐵件805連接，端部螺栓810與端部墊圈811之間還設有防松墊片809。
[0051]第一T型框架橫梁12與一個橡膠鉸接關節裝置8的鉸接軸801的第一自由端連接，該橡膠鉸接關節裝置8的安裝座807與第二 T型框架側梁21連接;第二 T型框架橫梁22與另一個橡膠鉸接關節裝置8的鉸接軸801的第一自由端連接，該橡膠鉸接關節裝置8的安裝座807與第一T型框架側梁11連接。
[0052]利用橡膠鉸接關節裝置8偏轉剛度較低的特性，實現轉向架構架的柔性。同時利用橡膠鉸接關節裝置的軸向、徑向剛度較大的特性保證構架的承載能力及構架的抗菱剛度，因此本發明的柔性雙T型構架不需要中心橫梁傳遞載荷。
[0053]永磁直驅電機3設有兩個，每個永磁直驅電機3均通過三點式懸掛機構設置在轉向架構架上，并通過設置在其兩端的空心軸六連桿機構9直接驅動一個輪對5，如圖4所示。其中，三點式懸掛機構包括第一懸掛臂31、第二懸掛臂32、第三懸掛臂33，三個懸掛臂的一端均與永磁直驅電機3連接，第一懸掛臂31的另一端通過橡膠關節與一個T型構架的橫梁彈性連接，第二懸掛臂32及第三懸掛臂33的另一端分別通過橡膠關節與兩個T型構架的側梁彈性連接。永磁直驅電機3的此種懸掛方式對雙T型構架的柔性干涉程度較低。
[0054]軸箱裝置4設有四個，分布在兩個T型構架側梁的四角端，如圖1?2所示。軸箱裝置4包括軸箱41、軸箱定位座42和徑向作動器43，軸箱定位座42設置在轉向架構架上，軸箱41通過一系懸掛6和軸箱定位座42連接在轉向架上，徑向動作器43的兩端分別連接軸箱41和軸箱定位座42。一系懸掛6包括液阻懸置元件61，如圖5所示，該液阻懸置元件61與軸箱41之間設有橡膠墊62，液阻懸置元件61外側并聯套設有螺旋鋼彈簧63。軸箱裝置4兼顧主動徑向與輪對定位功能。徑向作動器43安裝在軸箱41與軸箱定位座42之間。通過曲線時，徑向作動器43直接推、拉軸箱41，使輪對5處于徑向位置。
[0055]橡膠堆牽引裝置7與兩個T型構架的橫梁連接，設置在柔性雙T型構架平面的中心位置，如圖1?2所示，內部設有二系回轉角度傳感器。
[0056]以上僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員，在不脫離本發明專利原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本專利的保護范圍。
【主權項】
1.一種雙T型構架彈性鉸接的柔性架懸直驅徑向轉向架，包括轉向架構架、用于定位輪對(5)的軸箱裝置(4)和用于驅動輪對(5)的永磁直驅電機(3)，其特征在于，所述的轉向架構架為具有柔性功能的雙T型彈性鉸接式構架，所述的永磁直驅電機(3)設有兩個，每個永磁直驅電機(3)均通過三點式懸掛機構設置在轉向架構架上，并各驅動一個輪對(5)。2.根據權利要求1所述的一種雙T型構架彈性鉸接的柔性架懸直驅徑向轉向架，其特征在于，所述的雙T型彈性鉸接式構架由第一 T型構架(I)和第二 T型構架(2)通過對角設置的兩個橡膠鉸接關節裝置(8)連接形成，每個T型構架均由剛性連接的橫梁與側梁構成。3.根據權利要求2所述的一種雙T型構架彈性鉸接的柔性架懸直驅徑向轉向架，其特征在于，所述的橡膠鉸接關節裝置(8)包括鉸接軸(801)、橡膠關節機構(806)和安裝座(807)，所述的橡膠關節機構(806)包括內鐵件(805)、橡膠層(804)和外鐵件(803)，外鐵件(803)套設在內鐵件(805)上，二者之間設有橡膠層(804)，安裝座(807)套設在外鐵件(803)的外側，所述的內鐵件(805)套設在鉸接軸(801)的外側，所述的橡膠層(804)的軸向斷面為開口相對的雙U型結構，安裝座(807)兩端分別設有用于固定橡膠關節機構(806)的內端蓋(802)和夕卜端蓋(808)，所述的外端蓋(808)密封，內端蓋(802)設有一個供鉸接軸(801)穿過的孔洞，鉸接軸(801)與該孔洞的內側壁之間設有橡膠密封圈(812)。4.根據權利要求2所述的一種雙T型構架彈性鉸接的柔性架懸直驅徑向轉向架，其特征在于，所述的三點式懸掛機構包括第一懸掛臂(31)、第二懸掛臂(32)、第三懸掛臂(33)，三個懸掛臂的一端均與永磁直驅電機(3)連接，第一懸掛臂(31)的另一端通過彈性元件與一個T型構架的橫梁彈性連接，第二懸掛臂(32)及第三懸掛臂(33)的另一端分別通過彈性元件與兩個T型構架的側梁彈性連接。5.根據權利要求4所述的一種雙T型構架彈性鉸接的柔性架懸直驅徑向轉向架，其特征在于，所述的彈性元件為橡膠關節。6.根據權利要求1?5任一所述的一種雙T型構架彈性鉸接的柔性架懸直驅徑向轉向架，其特征在于，所述的軸箱裝置(4)包括軸箱(41)、軸箱定位座(42)和徑向作動器(43)，所述的軸箱定位座(42)設置在轉向架構架上，所述的軸箱(41)通過一系懸掛(6)和軸箱定位座(42)連接在轉向架上，徑向動作器(43)的兩端分別連接軸箱(41)和軸箱定位座(42)。7.根據權利要求6所述的一種雙T型構架彈性鉸接的柔性架懸直驅徑向轉向架，其特征在于，所述的一系懸掛(6)包括液阻懸置元件(61)，該液阻懸置元件(61)與軸箱(41)之間設有橡膠墊(62)，液阻懸置元件(61)外側并聯套設有螺旋鋼彈簧(63)。8.根據權利要求2所述的一種雙T型構架彈性鉸接的柔性架懸直驅徑向轉向架，其特征在于，該轉向架還包括橡膠堆牽引裝置(7)，該裝置與兩個T型構架的橫梁連接，設置在柔性雙T型構架平面的中心位置，內部設有二系回轉角度傳感器。9.根據權利要求1所述的一種雙T型構架彈性鉸接的柔性架懸直驅徑向轉向架，其特征在于，每個永磁直驅電機(3)均通過設置在其兩端的空心軸六連桿機構(9)直接驅動輪對(5)。
【文檔編號】B61F5/50GK105882665SQ201610304015
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月10日
【發明人】羅湘萍
【申請人】同濟大學