一种转向架柔性构架的制作方法

本发明属于铁路货车设计，尤其属于铁路货车转向架设计制造，具体涉及一种球面铰接的内置轴箱转向架柔性构架。

背景技术：

1、目前，世界铁路货车转向架主要有三大件式和构架式两种结构型式。其中，构架式转向架在法国、德国等欧洲国家作为主型铁路货车转向架被广泛运用，其主要技术特征是采用一系轴箱悬挂和焊接整体刚性构架，具有抗菱刚度大、蛇行失稳临界速度高的特点。但也由于构架整体刚性非常大，以及轴箱处四点支撑的超静定结构，在线路扭曲情况下，构架式转向架会产生一个附加的斜对称载荷，造成其轮重减载率相对较大、线路扭曲适应性较差等问题。

2、为改善构架式转向架性能，解决上述问题，各国铁路科技工作者都进行了有益的尝试。对于轴重较小的客车、动车而言，主要采用降低一系悬挂刚度的办法来降低斜对称载荷。而对于轴重较大的铁路货车而言，一系悬挂刚度太小，将造成转向架垂向挠度过大，给结构设计带来极大的难度。因此，改变构架结构型式、降低其扭曲刚度，通过构架自身结构来承担一部分线路扭曲量，成为铁路货车构架式转向架解决上述问题的另一个研究方向。由于构架扭曲刚度较之传统刚性整体构架大幅度降低，故被称之为柔性构架技术。

3、目前，柔性构架技术主要通过使用高强度弹性复合材料或弹性元件的方式来实现构架的柔性，在保证其具有较大抗菱刚度的同时，扭曲刚度相对较小，可以较好的兼顾线路扭曲适应性和蛇行失稳临界速度。对于铁路货车而言，使用高强度弹性复合材料制造成本太高，且难以适应较大轴重的运用需求，因此采用弹性元件更为适宜，同时，也需综合考虑弹性元件的承载能力和构架自身承受的载荷来选取构架的结构型式。

技术实现思路

1、本发明根据现有技术的不足公开了转向架柔性构架。本发明目的是设计一种具有较小的扭曲刚度，可以较好的兼顾线路扭曲适应性和蛇行失稳临界速度的球面铰接的铁路货车转向架柔性构架。

2、本发明通过以下技术方案实现：

3、一种转向架柔性构架，其特征在于，构架包括：两平行布置的侧梁，联接两侧梁中部的枕梁，枕梁两侧平行布置并与侧梁联接的两小横梁；

4、枕梁一端与一侧的侧梁焊接联接为一体结构、枕梁另一端采用心盘与另一侧的侧梁铰接；两侧梁之间的两根小横梁沿构架中心对称布置，各小横梁一端与一侧侧梁焊接联接为一体结构、另一端与另一侧侧梁通过弹性铰弹性连接构成柔性构架结构。

5、所述构架包括侧梁一、侧梁二、枕梁、小横梁一、小横梁二和弹性铰；侧梁一、侧梁二和枕梁呈h形结构布置，枕梁两侧中心对称布置小横梁一、小横梁二，弹性铰设置在两小横梁端部销轴和侧梁弹性铰安装孔之间，侧梁两端设置带制动单元安装座的横向小端梁。

6、所述侧梁一和枕梁焊接为一体，小横梁一的一端与侧梁一焊接为一体，呈悬臂结构，在悬臂的远端设置用于连接弹性铰的销轴，在侧梁一上、小横梁一焊接处相对枕梁中心对称位置设置弹性铰安装孔，侧梁一两端设置与轴箱悬挂装置配合的导框结构，枕梁中心处设置心盘，枕梁上盖板两端设置弹性旁承安装孔或座，枕梁与侧梁一连接的另一端下盖板处设置铰接球面上心盘，组成一侧构架；

7、所述侧梁二中央设置矩形侧梁方框，侧梁方框正下方设置铰接球面下心盘，小横梁二的一端与侧梁二焊接为一体，呈悬臂结构，在悬臂的远端设置用于连接弹性铰的销轴，在侧梁二上、小横梁二焊接处相对矩形侧梁方框中心对称位置设置弹性铰安装孔，侧梁二两端设置与轴箱悬挂装置配合的导框结构，组成另一侧构架。

8、所述弹性铰由外套、橡胶体和内套组成，呈圆柱形结构，内孔具有锥度，橡胶体填充在外套和内套之间，弹性铰呈中心对称安装在构架上。

9、所述弹性铰安装孔靠近构架中心的一端设置凸起，用于防止弹性铰窜动；弹性铰安装孔远离构架中心的一端设置凹槽，用以安装弹性挡圈；弹性铰外套通过弹性挡圈与安装孔的凸起限位固定于侧梁中，弹性铰内套通过小横梁端部的销轴和挡板、垫圈、螺栓紧固固定于小横梁上。

10、所述橡胶体填充在外套和内套之间，处于安装位置时竖直方向的橡胶体设置局部空隙。

11、构架完成组装后，侧梁一、侧梁二和枕梁总体呈h形；小横梁一、小横梁二位于枕梁两侧，呈中心对称布置；两个弹性铰呈中心对称安装在小横梁端部销轴和侧梁弹性铰安装孔之间，弹性铰外套通过弹性挡圈和安装孔的凸起固定于侧梁上，弹性铰内套通过小横梁端部的销轴和挡板、垫圈、螺栓等紧固件固定于小横梁上；一侧构架的铰接球面上心盘坐落于另一侧构架的铰接球面下心盘内，形成球面配合。通过铰接球面上、下心盘之间的球面配合，释放侧梁一和侧梁二之间的转动自由度，约束两者之间的平动自由度，同时通过中心对称布置的两个具有上述刚度特性的弹性铰，使得构架整体具有较大的抗菱刚度和较小的扭曲刚度。

12、现有铁路货车构架式转向架均为整体刚性构架，几乎没有柔性构架转向架成熟运用的案例。柔性构架技术主要在地铁等城轨车辆上采用，但其结构和承载方式与铁路货车转向架完全不同，且由于构架采用弹性部件连接，难以适应较大轴重运用的需要。传统的刚性构架因其四点支撑的超静定结构，在铁路线路各种不平顺的影响下，将产生附加的斜对称载荷，造成轮重减载率相对较大，线路适应性不良等问题。本发明所述的柔性构架将传统整体刚性构架分解为构架一和构架二，通过球面和两个弹性铰铰接，使得构架扭曲刚度大幅降低，抗菱刚度保持较大，以获得较高的运行速度和良好的曲线扭曲适应能力。同时，球面铰接的刚性支承结构既能适应铁路货车轴重较大的特点，承载结构强度满足运用要求；又能约束构架平动自由度，释放其转动自由度，实现构架的柔性需求，解决了一般柔性构架难以适应大轴重承载结构的设计问题。从构架整体的受力上讲，将传统刚性构架的超静定结构解耦为两个静定结构的铰接，消除了构架的附加斜对称载荷，可有效降低转向架的轮重减载率，提高其动力学性能。

技术特征：

1.一种转向架柔性构架，其特征在于，构架包括：两平行布置的侧梁，联接两侧梁中部的枕梁，枕梁两侧平行布置并与侧梁联接的两小横梁；

2.根据权利要求1所述的转向架柔性构架，其特征在于：所述构架包括侧梁一、侧梁二、枕梁、小横梁一、小横梁二和弹性铰；侧梁一、侧梁二和枕梁呈h形结构布置，枕梁两侧中心对称布置小横梁一、小横梁二，弹性铰设置在两小横梁端部销轴和侧梁弹性铰安装孔之间，侧梁两端设置带制动单元安装座的横向小端梁。

3.根据权利要求2所述的转向架柔性构架，其特征在于：所述侧梁一和枕梁焊接为一体，小横梁一的一端与侧梁一焊接为一体，呈悬臂结构，在悬臂的远端设置用于连接弹性铰的销轴，在侧梁一上、小横梁一焊接处相对枕梁中心对称位置设置弹性铰安装孔，侧梁一两端设置与轴箱悬挂装置配合的导框结构，枕梁中心处设置心盘，枕梁上盖板两端设置弹性旁承安装孔或座，枕梁与侧梁一连接的另一端下盖板处设置铰接球面上心盘，组成一侧构架；

4.根据权利要求3所述的转向架柔性构架，其特征在于：所述弹性铰由外套、橡胶体和内套组成，呈圆柱形结构，内孔具有锥度，橡胶体填充在外套和内套之间，弹性铰呈中心对称安装在构架上。

5.根据权利要求4所述的转向架柔性构架，其特征在于：所述弹性铰安装孔靠近构架中心的一端设置凸起，用于防止弹性铰窜动；弹性铰安装孔远离构架中心的一端设置凹槽，用以安装弹性挡圈；弹性铰外套通过弹性挡圈与安装孔的凸起限位固定于侧梁中，弹性铰内套通过小横梁端部的销轴和挡板、垫圈、螺栓紧固固定于小横梁上。

6.根据权利要求5所述的转向架柔性构架，其特征在于：所述橡胶体填充在外套和内套之间，处于安装位置时竖直方向的橡胶体设置局部空隙。

技术总结本发明公开了转向架柔性构架。包括：两平行布置的侧梁，联接两侧梁中部的枕梁，枕梁两侧平行布置并与侧梁联接的两小横梁；枕梁一端与一侧的侧梁焊接联接为一体结构、枕梁另一端采用心盘与另一侧的侧梁铰接；两侧梁之间的两根小横梁沿构架中心对称布置，各小横梁一端与一侧侧梁焊接联接为一体结构、另一端与另一侧侧梁通过弹性铰弹性连接构成柔性构架结构。本发明构架由构架一和构架二通过球面和两个弹性铰铰接，扭曲刚度大幅降低，抗菱刚度保持较大，具有较高的运行速度和良好的曲线扭曲适应能力；能够适应大轴重，结构强度满足要求，实现构架的柔性需求，构架消除了附加斜对称载荷，可有效降低转向架的轮重减载率，提高其动力学性能。技术研发人员：张锐,王云贵,罗汉江,吴畅,李冬,廖军,祝笈,冯成礼,张光才,敬宣萱,袁杰,张庆良,肖俊明受保护的技术使用者：中车眉山车辆有限公司技术研发日：技术公布日：2024/2/25