一种适应小曲线的车体铰接式机车转向架总成的制作方法

1.本发明涉及机车技术领域，尤其涉及一种适应小曲线的车体铰接式机车转向架总成。


背景技术：

2.工矿调车机车在矿山、钢铁企业应用广泛，用途多种多样。其中，运输铁矿石等大宗原材料的工矿调车机车需要大的功率和牵引力，一般采用八轴机车和六轴机车，并且，出于降低采购成本考虑，多采用六轴机车。矿山等厂矿企业的运输线路往往曲线小、线路条件差，机车通过曲线时，机车轮缘与钢轨剧烈摩擦，轮缘与钢轨的磨耗严重，大大影响车轮和钢轨的使用寿命。
3.现有六轴机车多采用c0-c0轴式，结构比较简单，成本较低。但转向架全轴距大，通过曲线的性能差，在多小曲线的线路运行时，车轮的使用寿命较低。为解决六轴机车中采用的三轴转向架通过曲线困难的问题，发明了三轴径向转向架，机车径向转向架有迫导向与自导向之分，迫导向径向转向架通常具有一套机构，这套机构必须根据转向架构架与车体间的转角或其它的曲线信息，强迫轮对向曲线径向偏转。迫导向径向转向架要求有较高的机构制造精度和较精确、实时的控制技术。自导向径向转向架则是通过减弱转向架对轴箱轮对的约束，主要式减弱轮对的摇头约束，利用轮对的自导向功能，使得轮对在曲线上能够自动向曲线半径方向偏转，从而提高曲线通过性能。自导向径向转向架又可分为有径向机构和无径向机构两种结构形式。无径向机构的径向转向架，只是将轴箱定位刚度改小一些而已，更确切地讲，这种转向架应该叫做轮对弹性定位转向架，这种转向架只适用于大半径曲线线路。有径向机构的径向转向架通过径向机构，即一套杆系，将转向架的前后轮对相互连接，使得两轮对摇头运动互相耦合。当转向架通过曲线时，导向轮对将前轮对趋于曲线径向位置的趋势反向传递给后轮对，使前后轮对在通过曲线时均有趋于曲线径向位置的作用。径向转向架由于增加了转向机构，使本就空间紧张的转向架结构更加复杂，结构布置更加困难；采用杆系结构实现轮对径向运动，铰接关节较多，结构较为复杂，存在磨损情况，增加了维护保养强度。
4.另外一种解决方案，采用b0-b0-b0的六轴机车，每台机车由3个b0转向架组成，转向架分端转向架和中间转向架，两台端转向架结构相同，中间转向架与端转向架的区别是在二系悬挂上部设置了横动装置，牵引点稍高，二系悬挂的横向刚度和回转刚度稍大。该种机车转向架轴距小，更容易通过小曲线，但在较小曲线上长时间应用，机车的轮缘磨耗依旧较快，且该种机车中间转向架需要较大横向位移量，是依靠转向架上的二系螺旋弹簧与车体之间的滚动体装置来实现，滚动体装置直接位于二系螺旋弹簧上，弹簧的横向刚度又较小，需设置横向拉杆以增加横向刚度，所以中间转向架结构复杂；由于每个转向架相对车体有2个支撑点，b0-b0-b0的机车有6个支撑点，施加于车体的约束增多，增加车体重量分配的难度，总体布置难度加大。b0-b0-b0的机车虽然能一定程度提高曲线通过能力，但对于曲线较小、数量较多的区段，其车轮磨耗仍然较大。转向架与车体间的悬挂装置需特殊设计。
5.另外一种解决方案，采用铰接转向架的机车，铰接转向架目前在轻轨车辆有应用，现有铰接式转向架大体分为2种：一种是铰接装置与摇枕相连的方式；另一种是没有摇枕的方式。有摇枕的铰接式转向架所使用的铰接方式主要有2类：转盘式和球心盘式。无摇枕的铰接式转向架一般使用的是空气弹簧支撑车体，因此，按照空气弹簧的个数分类，使用2个空气弹簧称为2点悬挂，而使用4个空气弹簧的称为4点悬挂。还有一种铰接转向架采用4点悬挂无摇枕方式。每个转向架侧梁上安装4个空气弹簧，每2个空气弹簧分别支撑转向架前后车体。采用铰接转向架的机车使用2点悬挂的无摇枕铰接式转向架，为了能够传递垂向载荷，需要在车体上增加1个支撑台，车体结构较为复杂。使用有摇枕的铰接式转向架，两相邻车体的转动最为方便灵敏，车体结构也不需要大的改变，但因为使用了摇枕，增大了转向架的质量。采用铰接转向架的机车的悬挂使用空气弹簧，生产制造成本高。铰接装置与牵引装置集成在一起，牵引点高度和牵引方式受结构限制。
6.因此，亟需一种能够适应小曲线、降低车轮的轮缘磨耗且结构更加简单的机车转向架。


技术实现要素：

7.为解决上述技术问题，本发明实施例提出一种适应小曲线的车体铰接式机车转向架总成。
8.本发明实施例所公开的一种适应小曲线的车体铰接式机车转向架总成，包括：
9.端部转向架，所述端部转向架设置在一节机车车体的下部且支承该节机车车体；
10.中间转向架，所述中间转向架设置在前后两节机车车体之间的下部且为前后两节机车车体共用的转向架；
11.铰接机构，所述铰接机构设置在所述中间转向架的上方，并且所述铰接机构的一端连接至前节机车车体，所述铰接机构的另一端连接至后节机车车体；
12.其中，所述中间转向架上设置有旁承组件，所述旁承组件包括第一旁承和第二旁承，所述第一旁承和所述第二旁承间隔设置，所述第一旁承支承前节机车车体，所述第二旁承支承后节机车车体。
13.进一步地，所述中间转向架包括：
14.构架，所述构架包括沿所述中间转向架的长度方向延伸的上臂构件和下臂构件；所述上臂构件和所述下臂构件通过连接构件进行连接；所述连接构件的延伸方向垂直于所述上臂构件和所述下臂构件的延伸方向。
15.进一步地，所述连接构件包括设置在所述上臂构件和所述下臂构件两端的端部连接构件和设置在所述上臂构件和所述下臂构件中央的中心连接构件。
16.进一步地，所述中间转向架包括：
17.第一车轴；
18.第二车轴；
19.多个车轮，所述多个车轮连接到所述第一车轴和所述第二车轴中的每一个；其中，所述车轮可在每个车轴的相对端部刚性地连接成使得所述车轮和所述车轴一起旋转；
20.牵引马达，所述牵引马达设置在车轴的纵向中心，经由枢轴箱连接到构架，并且构造成经由车轴驱动车轮。
21.进一步地，两个所述旁承组件设置所述上臂构件和所述下臂构件上的与中心连接构件的连接处。
22.进一步地，所述旁承组件为橡胶材质。
23.进一步地，所述铰接机构包括分别用于连接相邻的机车车体的前车体安装座和后车体安装座，所述前车体安装座和所述后车体安装座通过铰接关节相连；
24.所述铰接关节为橡胶金属硫化一体结构，所述前车体安装座包括朝向所述后车体安装座延伸的第一安装部，所述后车体安装座包括朝向所述前车体安装座延伸的第二安装部，所述第一安装部和所述第二安装部沿横向相互错开，并通过所述铰接关节相连；
25.所述第一安装部上设置有凹槽和盖板，所述盖板设置在所述凹槽上且用于封闭所述凹槽，所述铰接关节穿过所述第二安装部且通过所述盖板固定至所述凹槽上。
26.进一步地，所述端部转向架包括：
27.端部构架，所述端部构架包括沿所述端部转向架的长度方向延伸的第一臂构件和第二臂构件；所述第一臂构件和所述第二臂构件通过横向构件进行连接；所述横向构件的延伸方向垂直于所述第一臂构件和所述第二臂构件的延伸方向。
28.进一步地，所述横向构件包括设置在所述第一臂构件和所述第二臂构件两端的端部横向构件和设置在所述第一臂构件和所述第二臂构件中央的中心横向构件。
29.进一步地，在所述中心横向构件与所述第一臂构件和所述第二臂构件的连接处设置两个双旁承组合件，所述双旁承组合件包括两个旁承组合成而成；
30.其中，所述双旁承组合件为橡胶材质。
31.采用上述技术方案，本发明至少具有如下有益效果：
32.本发明的适应小曲线的车体铰接式机车转向架总成能够适应小曲线，降低车轮的轮缘磨耗。
33.本发明的机车转向架采用车体铰接式结构，转向架采用橡胶旁承承载，结构简单，维护方便，二系支承系统与铰接结构没有损耗件，提高检修维护方便性。另一方面，提供了一种新的适应小曲线运行的转向架结构与设计方法。
34.本发明的适应小曲线的车体铰接式机车转向架总成采用二系支承系统与铰接结构没有损耗件，提高检修维护方便性。
35.本发明的适应小曲线的车体铰接式机车转向架总成采用铰接机构与牵引装置分离的设计结构。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
37.图1为本发明的实施例的机车的结构示意图；
38.图2为本发明的实施例的中间转向架与机车结合的侧面结构示意图；
39.图3是本发明的实施例的端部转向架与机车结合的侧面结构示意图；
40.图4是本发明的实施例的端部转向架的结构示意图；
41.图5是本发明的实施例的中间转向架的结构示意图；
42.图6是本发明的实施例的铰接机构的结构示意图
43.图7是本发明的实施例的铰接机构与中间转向架组合的示意图。
44.【附图标记列表】
45.1-前节机车车体、2-后节机车车体、3-端部转向架、4-中间转向架、5-铰接机构、7-牵引装置、8-双旁承组合件、9-旁承组件、10-前车体安装座、11-后车体安装座、12-盖板、13-铰接关节。
具体实施方式
46.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
47.需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
48.工矿机车主要在工矿企业内部使用，线路老旧，小曲线较多，为解决车轮轮缘磨耗过快的问题，提出在六轴机车上使用车体铰接式转向架来代替传统的2c0转向架机车和3b0转向架机车型式。
49.如图1-3所示，示出了本发明的车体铰接式机车转向架总成与机车的设置位置。机车分为两节，即前节机车车体1和后节机车车体2。车体铰接式机车转向架总成主要包括端部转向架3、中间转向架4、铰接机构5。中间转向架4为前后两节机车共用的转向架，配合铰接机适应小曲线通过。该转向架结构简单，没有磨耗件，提高了检修维护性。
50.端部转向架3设置在一节机车车体的下部且支承该节机车车体；
51.中间转向架4设置在前后两节机车车体之间的下部且为前后两节机车车体共用的转向架；
52.铰接机构5设置在中间转向架4的上方，并且铰接机构5的一端连接至前节机车车体1，铰接机构5的另一端连接至后节机车车体2；
53.如图3-4所示，端部转向架3包括端部构架，端部构架包括沿端部转向架3的长度方向延伸的第一臂构件和第二臂构件；第一臂构件和第二臂构件通过横向构件进行连接；横向构件的延伸方向垂直于第一臂构件和第二臂构件的延伸方向。
54.横向构件包括设置在第一臂构件和第二臂构件两端的端部横向构件和设置在第一臂构件和第二臂构件中央的中心横向构件。
55.在中心横向构件与第一臂构件和第二臂构件的连接处设置两个双旁承组合件8，端部转向架3采用双旁承组合件8的方式，支承车上重量，通过旁承的扭转和牵引装置7的配合，双旁承组合件8包括两个旁承组合成而成；其中，双旁承组合件8为橡胶材质。双旁承组合件8实现端部转向架3回转，实现曲线通过，牵引销中心和旁承回转中心重合。双旁承组合件8的形式可以提供较高的扭转刚度，提供转向架回复力，保证机车柔性通过曲线，同时通过曲线后，机车能够及时回正到对中位置。
56.如图3所示，本发明的适应小曲线的车体铰接式机车转向架总成采用铰接机构5与牵引装置7分离的设计结构。
57.如图2和5所示，中间转向架4上设置有旁承组件9，旁承组件9包括第一旁承和第二旁承，第一旁承和第二旁承间隔设置，第一旁承支承前节机车车体1，第二旁承支承后节机车车体2。
58.由于采用前后旁承分离的形式，前后旁承可以独立回转，互不干扰，通过旁承的扭转和牵引装置7的配合，实现中间转向架4横移运动，实现曲线通过，牵引销中心和旁承回转中心重合，双旁承分离的形式可以提供较高的扭转刚度，提供转向架回复力，保证机车柔性通过曲线，同时通过曲线后，机车能够及时回正到对中位置。
59.中间转向架4还包括构架、第一车轴、第二车轴、牵引马达和多个车轮。多个车轮连接到第一车轴和第二车轴中的每一个；其中，车轮可在每个车轴的相对端部刚性地连接成使得车轮和车轴一起旋转；牵引马达设置在车轴的纵向中心，经由枢轴箱连接到构架，并且构造成经由车轴驱动车轮。
60.构架包括沿中间转向架4的长度方向延伸的上臂构件和下臂构件；上臂构件和下臂构件通过连接构件进行连接；连接构件的延伸方向垂直于上臂构件和下臂构件的延伸方向。连接构件包括设置在上臂构件和下臂构件两端的端部连接构件和设置在上臂构件和下臂构件中央的中心连接构件。
61.如图2和5所示，两个旁承组件9设置上臂构件和下臂构件上的与中心连接构件的连接处。旁承组件9为橡胶材质。
62.如图6所示，铰接机构5包括分别用于连接相邻的机车车体的前车体安装座10和后车体安装座11，前车体安装座10和后车体安装座11通过铰接关节13相连；
63.铰接关节13为橡胶金属硫化一体结构，前车体安装座10包括朝向后车体安装座11延伸的第一安装部，后车体安装座11包括朝向前车体安装座10延伸的第二安装部，第一安装部和第二安装部沿横向相互错开，并通过铰接关节13相连；
64.第一安装部上设置有凹槽和盖板12，盖板12设置在凹槽上且用于封闭凹槽，铰接关节13穿过第二安装部且通过盖板12固定至凹槽上。
65.第二安装部朝向前车体安装座10的纵向端部为圆弧形，相应地，第一安装部具有与上述圆弧形端部配合的圆弧面。当两车体发生相对移动时，圆弧形端部能够沿该圆弧面运动。
66.铰接关节13由于其橡胶金属材质而具有足够的径向刚度、扭转刚度可以适应中间转向架4的横向位移，允许前后车体间产生转角，通过曲线后，在关节的自身刚度作用下，可以顺利回正对中轨道。
67.如图7所示，铰接机构5和中间转向架4组合结构图。本发明的适应小曲线的车体铰接式机车转向架总成采用铰接机构5与牵引装置7分离的设计结构。此时，铰接机构5回转中心与牵引装置7回转中心以及橡胶旁承回转中心重合，铰接关节13通过盖板12和紧固件固定到车体前后安装座上。
68.铰接机构5和牵引装置7分离，可以使铰接机构5的高度接近车钩高度，更有利于两车体间纵向力的传递，提高车体的安全系数。铰接机构5和牵引装置7分离，使机车牵引装置7布置更加灵活，牵引点高度可以更低，更有利于提高机车的粘着系数，发挥机车牵引力。
69.这种牵引销中心、二系支承中心、铰接机构中心，三心重合的设计结构使得前后车体转心与转向架和二系支承转心重合，减小了转向架相对车梯的摇头角度和二系支承的偏
转量，有利于提高二系支承的使用寿命。
70.需要特别指出的是，上述各个实施例中的各个组件或步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换形成的组合也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在实施例之上。
71.以上是本发明公开的示例性实施例，上述本发明实施例公开的顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。但是应当注意，以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
72.所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明实施例的保护范围之内。

技术特征：
1.一种适应小曲线的车体铰接式机车转向架总成，其特征在于，包括：端部转向架，所述端部转向架设置在一节机车车体的下部且支承该节机车车体；中间转向架，所述中间转向架设置在前后两节机车车体之间的下部且为前后两节机车车体共用的转向架；铰接机构，所述铰接机构设置在所述中间转向架的上方，并且所述铰接机构的一端连接至前节机车车体，所述铰接机构的另一端连接至后节机车车体；其中，所述中间转向架上设置有旁承组件，所述旁承组件包括第一旁承和第二旁承，所述第一旁承和所述第二旁承间隔设置，所述第一旁承支承前节机车车体，所述第二旁承支承后节机车车体。2.根据权利要求1所述的适应小曲线的车体铰接式机车转向架总成，其特征在于，所述中间转向架包括：构架，所述构架包括沿所述中间转向架的长度方向延伸的上臂构件和下臂构件；所述上臂构件和所述下臂构件通过连接构件进行连接；所述连接构件的延伸方向垂直于所述上臂构件和所述下臂构件的延伸方向。3.根据权利要求2所述的适应小曲线的车体铰接式机车转向架总成，其特征在于，所述连接构件包括设置在所述上臂构件和所述下臂构件两端的端部连接构件和设置在所述上臂构件和所述下臂构件中央的中心连接构件。4.根据权利要求3所述的适应小曲线的车体铰接式机车转向架总成，其特征在于，所述中间转向架包括：第一车轴；第二车轴；多个车轮，所述多个车轮连接到所述第一车轴和所述第二车轴中的每一个；其中，所述车轮可在每个车轴的相对端部刚性地连接成使得所述车轮和所述车轴一起旋转；牵引马达，所述牵引马达设置在车轴的纵向中心，经由枢轴箱连接到构架，并且构造成经由车轴驱动车轮。5.根据权利要求3所述的适应小曲线的车体铰接式机车转向架总成，其特征在于，两个所述旁承组件设置所述上臂构件和所述下臂构件上的与中心连接构件的连接处。6.根据权利要求5所述的适应小曲线的车体铰接式机车转向架总成，其特征在于，所述旁承组件为橡胶材质。7.根据权利要求1所述的适应小曲线的车体铰接式机车转向架总成，其特征在于，所述铰接机构包括分别用于连接相邻的机车车体的前车体安装座和后车体安装座，所述前车体安装座和所述后车体安装座通过铰接关节相连；所述铰接关节为橡胶金属硫化一体结构，所述前车体安装座包括朝向所述后车体安装座延伸的第一安装部，所述后车体安装座包括朝向所述前车体安装座延伸的第二安装部，所述第一安装部和所述第二安装部沿横向相互错开，并通过所述铰接关节相连；所述第一安装部上设置有凹槽和盖板，所述盖板设置在所述凹槽上且用于封闭所述凹槽，所述铰接关节穿过所述第二安装部且通过所述盖板固定至所述凹槽上。8.根据权利要求1所述的适应小曲线的车体铰接式机车转向架总成，其特征在于，所述端部转向架包括：
端部构架，所述端部构架包括沿所述端部转向架的长度方向延伸的第一臂构件和第二臂构件；所述第一臂构件和所述第二臂构件通过横向构件进行连接；所述横向构件的延伸方向垂直于所述第一臂构件和所述第二臂构件的延伸方向。9.根据权利要求8所述的适应小曲线的车体铰接式机车转向架总成，其特征在于，所述横向构件包括设置在所述第一臂构件和所述第二臂构件两端的端部横向构件和设置在所述第一臂构件和所述第二臂构件中央的中心横向构件。10.根据权利要求9所述的适应小曲线的车体铰接式机车转向架总成，其特征在于，在所述中心横向构件与所述第一臂构件和所述第二臂构件的连接处设置两个双旁承组合件，所述双旁承组合件包括两个旁承组合成而成；其中，所述双旁承组合件为橡胶材质。

技术总结
本发明公开一种适应小曲线的车体铰接式机车转向架总成，包括：端部转向架、中间转向架和铰接机构，端部转向架设置在一节机车车体的下部且支承该节机车车体；中间转向架设置在前后两节机车车体之间的下部且为前后两节机车车体共用的转向架；铰接机构设置在中间转向架的上方，并且铰接机构的一端连接至前节机车车体，铰接机构的另一端连接至后节机车车体；其中，中间转向架上设置有旁承组件，旁承组件包括第一旁承和第二旁承，第一旁承和第二旁承间隔设置，第一旁承支承前节机车车体，第二旁承支承后节机车车体。本发明的适应小曲线的车体铰接式机车转向架总成能够适应小曲线，降低车轮的轮缘磨耗。轮的轮缘磨耗。轮的轮缘磨耗。


技术研发人员：李传龙 宋华威 高锋 孙介夫 赵吉蛟 杨立欢 郭嘉明 杨万潞 李嘉飞 郭珺
受保护的技术使用者：中车大连机车车辆有限公司
技术研发日：2022.11.18
技术公布日：2023/4/5