一种轻量化铁路自翻车及方法与流程

1.本发明涉及铁路货车领域，具体涉及一种轻量化铁路自翻车及方法。


背景技术：

2.铁路运输是一种运输量大、速度快、成本较低的运输方式，目前已有多种型号的铁路自翻车车型，该种车辆具有可倾翻的车箱及侧开门式的侧门，适用于运输矿石、剥离岩石、沙砾、煤块、建筑材料等散粒货物。
3.铁路自翻车能够通过倾翻来快速卸货，由于铁路自翻车的车箱自重较大，多采用风动方式，于车箱底部一侧边沿顶升，车箱向一侧倾翻。对于同一车架上布置多个车箱的铁路自翻车，能够同时运输不同的货物，可以通过向不同侧倾翻来卸货至不同区域，实现货物的分离，但目前的自翻车因自重较大，单个车箱只能配置单侧倾翻，无法满足双车箱或多车箱时向任一侧倾翻卸货的需求；若对同一车箱配置两套顶升结构，不仅增加了整车重量和复杂程度，而且顶升结构连接车箱后，由于连接位置与转动位置并不同轴，会干涉另一套顶升结构驱动车箱倾翻时的动作，导致倾翻动作受限或不能倾翻。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种轻量化铁路自翻车及方法，对应车箱向两侧倾翻设置两套转动组件，以伸缩顶杆作为主要倾翻驱动结构，位于伸缩顶杆轴线两侧的伸缩撑杆能够辅助倾翻导向，一侧伸缩撑杆推动车箱初步倾斜并配合伸缩顶杆推动车箱向另一侧倾翻，达到减轻整车重量并且实现两侧倾翻的目的，解决了倾翻动作受限或不能倾翻的问题。
5.本发明的第一目的是提供一种轻量化铁路自翻车，采用以下方案：
6.包括车架和置于车架上的车箱，车架上设有承托车箱的两组销轴；车箱底面设有两组托座，托座抵接销轴以使车箱能够绕销轴转动；车箱一端中部设有伸缩顶杆，另一端设有位于顶杆轴线两侧的伸缩撑杆，伸缩顶杆一端铰接于车架，另一端铰接车箱端面中部，伸缩撑杆安装于车架，输出端抵接箱底架，伸缩顶杆结合其一侧的伸缩撑杆驱动车箱向一侧倾翻。
7.进一步地，所述车架上承载有两个车箱，每个车箱均配合有对应的伸缩顶杆和伸缩撑杆，伸缩撑杆抵接于车箱底面边沿。
8.进一步地，所述车箱两端分别设有人字形的门架，门架顶端铰接伸缩顶杆，门架底端分别连接车箱的箱端梁，车箱两端的箱端梁之间连接有箱侧梁，伸缩撑杆抵接于门架连接箱端梁位置。
9.进一步地，所述车箱底部为箱底架，箱底架由纵横交错连接的箱纵梁和箱横梁组成的网格状结构，托座间隔安装于箱横梁上，相邻箱横梁之间设有辅助横梁。
10.进一步地，所述托座为l型楔块，两组托座相对于车箱中线对称布置，每组托座配合对应的一组销轴，托座可拆卸转动配合销轴，且转动配合时托座与销轴形成面接触。
11.进一步地，所述箱纵梁的两端分别连接有箱端梁，箱端梁为箱型结构，对应车箱端部设有避让伸缩顶杆的凹陷部。
12.进一步地，所述车架包括车底架，车底架是由车端梁、车侧梁和车横梁形成的框架结构，两个车端梁通过两个车侧梁连接，车侧梁之间连接有车枕梁和车横梁，车枕梁与端梁之间连接有冲击座。
13.进一步地，所述车侧梁为工字梁，车端梁和车枕梁为箱型结构，冲击座为槽钢结构，冲击座外侧连接有加强梁。
14.本发明的第二目的是提供一种利轻量化铁路自翻车的工作方法，包括：
15.车架通过两组销轴抵接两组托座以承载车箱，伸缩顶杆、伸缩撑杆处于收缩状态；
16.车箱第一侧对应的伸缩撑杆和伸缩顶杆伸长，车箱第一侧对应的托座与销轴脱离，使车箱第二侧对应的托座绕销轴转动，使车箱向第二侧倾翻；
17.车箱第二侧对应的伸缩撑杆和伸缩顶杆伸长，车箱第二侧对应的托座与销轴脱离，使车箱第一侧对应的托座绕销轴转动，使车箱向第一侧倾翻。
18.进一步地，所述伸缩顶杆竖向顶升车箱底面一侧边沿，伸缩顶杆顶升车箱顶端中部并随车箱倾翻而倾斜。
19.与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：
20.(1)针对目前自翻车不易实现两侧倾翻的问题，对应车箱向两侧倾翻设置两套转动组件，以伸缩顶杆作为主要倾翻驱动结构，位于伸缩顶杆轴线两侧的伸缩撑杆能够辅助倾翻导向，一侧伸缩撑杆推动车箱初步倾斜并配合伸缩顶杆推动车箱向另一侧倾翻，达到减轻整车重量并且实现两侧倾翻的目的，解决了倾翻动作受限或不能倾翻的问题。
21.(2)以伸缩顶杆作为主驱动结构，在向两侧倾翻时均能够提供顶升力，伸缩撑杆抵接在箱底架底面上提供倾翻导向，可以采用占用空间更小的液压缸，相较于对一个车箱配置两套倾翻驱动结构，采用一伸缩顶杆配合两伸缩撑杆的结构降低了倾翻驱动结构的复杂度，车底架和箱底架的组成结构采用箱型结构，降低车辆自重。
22.(3)双车箱结构可以使自翻车能够同时运输两种不同散粒货物并进行不同步卸货，并且可以实现在车辆横向两侧方向均能完成卸货，提高自翻车的灵活性，对场站的运输设备要求降低。
23.(4)车箱两端分别设置人字形的门架，车箱两端之间通过箱侧梁连接，从而使车箱形成一体协同受力结构，伸缩顶杆和伸缩撑杆位于车箱的两端，从两端分别进行顶升，减少车箱本身所受弯矩，提高车箱倾翻时的稳定性，减少车箱因单端受力导致的扭转形变。
附图说明
24.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
25.图1为本发明实施例1和2中车架的结构示意图。
26.图2为本发明实施例1和2中车侧梁的结构示意图。
27.图3为本发明实施例1和2中车端梁的结构示意图。
28.图4为本发明实施例1和2中加强梁的结构示意图。
29.图5为本发明实施例1和2中车枕梁的结构示意图。
30.图6为本发明实施例1和2中车箱的结构示意图。
31.图7为本发明实施例1和2中箱端梁的结构示意图。
32.图8为本发明实施例1和2中轻量化铁路自翻车的结构示意图。
33.图9为本发明实施例1和2中车架连接车箱的结构示意图。
34.图10为本发明实施例1和2中伸缩顶杆的结构示意图。
35.其中，1、车端梁；1.1、端板；1.2、侧板；1.3、加强筋板；1.4、端梁下盖板；1.5、端梁腹板；1.6、端梁上盖板；2、车侧梁；2.1、侧梁腹板；2.2、侧梁上盖板；2.3、侧梁下盖板；3、冲击座；4、加强梁；5、车枕梁；5.1、枕梁前腹板；5.2、枕梁侧板；5.3、枕梁下盖板；5.4、枕梁加强板；5.5、枕梁后腹板；5.6、枕梁上盖板；5.7、枕梁前盖板；5.8、中央加强筋；6、支座；7、车横梁；8、倾翻座；9、绳栓座；10、绳栓；11、门架；12、箱端梁；13、地板；14、箱侧梁；15、侧门门梁；16、箱纵梁；17、辅助横梁；18、箱横梁；19、托座。
具体实施方式
36.实施例1
37.本发明的一个典型实施例中，如图1-图10所示，给出一种轻量化铁路自翻车。
38.目前的自翻车因自重较大，单个车箱只能配置单侧倾翻，无法满足双车箱或多车箱时向任一侧倾翻卸货的需求；若对同一车箱配置两套顶升结构，不仅增加了整车重量和复杂程度，而且顶升结构连接车箱后，由于连接位置与转动位置并不同轴，会干涉另一套顶升结构驱动车箱倾翻时的动作，导致倾翻动作受限或不能倾翻。
39.基于此，本实施例中给出一种轻量化铁路自翻车，从减少顶升结构复杂程度和减轻车箱、车架结构重量上来实现轻量化，轻量化后的车箱能够更为轻松的驱动倾翻，简化后的顶升结构能够减少整车配置的元件数目，并能够实现对车箱向不同侧倾翻的驱动，满足倾翻需求和轻量化需求。
40.下面结合附图对本实施例中的轻量化铁路自翻车进行详细说明。
41.参见图8，轻量化铁路自翻车主要包括车架、车箱和顶升结构，车架承托车箱，顶升结构连接车箱和车架，车架承托车箱位置设有销轴，车箱接触销轴位置设有托座19，托座19接触销轴形成可拆卸的转动连接。如图1、图6所示，托座19设有两组，分布在托座19的两侧，托座19抵接销轴以使车箱能够绕销轴转动，形成车箱倾翻时的转动结构，当车箱向一侧倾翻时，对应一侧的托座19抵接销轴形成转动连接，另一侧的托座19和销轴脱离，该侧托座19随车箱倾翻。
42.顶升结构包括伸缩顶杆和伸缩撑杆，二者安装于不同位置，车箱一端中部安装伸缩顶杆，另一端安装伸缩撑杆，伸缩撑杆设有两个，相对于伸缩顶杆轴线对称布置；伸缩顶杆一端铰接于车架，另一端铰接车箱端面中部，为车箱倾翻提供驱动力；伸缩撑杆安装于车架，输出端抵接箱底架，伸缩杆推动车箱一侧远离车架，控制车箱的倾翻方向，伸缩顶杆结合其一侧的伸缩撑杆驱动车箱向一侧共同实现倾翻。
43.伸缩撑杆和伸缩顶杆均可以采用液压缸，伸缩撑杆的尺寸较伸缩顶杆小，车架上承载有两个车箱，每个车箱均配合有对应的伸缩顶杆和伸缩撑杆，伸缩撑杆抵接于车箱底面边沿。
44.相较于风动顶升结构，本实施例中采用液压缸能够减小尺寸，对车架的占用空间
更小，在车箱上连接伸缩推杆，单一的主驱动结构对降低车辆自重有较为明显效果。双车箱结构可以使自翻车能够同时运输两种不同散粒货物并进行不同步卸货，并且可以实现在车辆横向两侧方向均能完成卸货，灵活性大大提高，对场站的运输设备要求降低。
45.轻量化铁路自翻车设有双层底架结构，分别是车架的车底架和车箱的箱底架，车底架和箱底架均为无中梁结构。
46.如图1-图5所示，车底架由车侧梁2、车端梁1、车枕梁5、车横梁7、冲击座3、加强梁4、绳栓座9、绳栓、倾翻座8、支座6等组成。
47.车底架是由车端梁1、车侧梁2和车横梁7等形成的框架结构，两个车端梁1通过两个车侧梁2连接，车侧梁2之间连接有车枕梁5和车横梁7，车枕梁5与端梁之间连接有冲击座3。
48.其中，车侧梁2为工字型结构，如图2所示，车侧梁2的侧梁上盖板2.2为整体平直钢板，侧梁下盖板2.3中部向下凹陷以提高侧梁中部强度，侧梁上盖板2.2与侧梁下盖板2.3之间通过侧梁腹板2.1连接，并在车侧梁2内侧设有轻量化凹槽。车侧梁2外侧设置绳栓座9，绳栓座9的腹板插入侧梁工字槽外侧，绳栓座9与侧梁上盖板2.2、侧梁下盖板2.3分别进行焊接。
49.车端梁1为左右加强箱型梁与中部半开放式结构复合组成，如图3所示，车端梁1的端梁上盖板1.6为一块整体，端梁下盖板1.4为左右两块盖板拼焊而成。中部由端梁腹板1.5拼焊成两个半开放结构，半开放结构的前侧设有端板1.1，两侧设有侧板1.2，中间留出车钩进出的开口，该开口的两侧由端梁上盖板1.6、端梁下盖板1.4结合加强筋板1.3组焊后留出箱型结构，提高对倾翻顶升结构的承载能力。
50.车枕梁5为箱型梁，如图5所示，周向通过枕梁前腹板5.1、枕梁侧板5.2、枕梁前盖板5.7、枕梁后腹板5.5围绕形成框架，该框架的顶部结合枕梁上盖板5.6、底部结合枕梁下盖板5.3形成箱型结构，箱型结构内部被枕梁加强板5.4分割为三个各自封闭的箱型结构，多箱型结构可以在保证低重量的情况下最大的提高承载能力，提高枕梁整体刚度。
51.另外，枕梁下盖板5.3设有两个观察减重孔，中部设有上心盘。中部箱型结构内还设有中央加强筋5.8，车枕梁5两端的枕梁前腹板5.1和枕梁后腹板5.5插入车侧梁2的工字槽内侧，枕梁上盖板5.6、枕梁下盖板5.3分别对应侧梁上盖板2.2与侧梁下盖板2.3焊接连接。
52.冲击座3为槽钢结构，外侧设置有加强梁4，如图4所示，保证冲击座3的强度。
53.绳栓座9为箱型结构，绳栓座9设置于车枕梁5对应位置的车侧梁2外侧。绳栓座9的腹板嵌入车侧梁2外侧槽内，绳栓座9的上下盖板与侧梁上盖板2.2、侧梁下盖板2.3分别进行拼焊，前方顶板上设置绳栓10。
54.如图1所示，倾翻座88设置在车端梁1两端及车辆中间，用以承载两个倾翻车箱的前后各两组倾翻驱动机构。支座6设置在车侧梁2上，每侧共6组，中间穿过销轴；上部车箱的托座19放置在销轴之上，可以进行倾翻旋转。
55.如图8所示，车架上承载有两个车箱，每个车箱均配合有对应的伸缩顶杆和伸缩撑杆，伸缩撑杆抵接于车箱底面边沿；车箱底部为箱底架，箱底架由纵横交错连接的箱纵梁16和箱横梁18组成的网格状结构，托座19间隔安装于箱横梁18上，相邻箱横梁18之间设有辅助横梁17；箱底架由与车箱为一体，每辆自翻车包含两组箱底架。
56.结合图6、图8，车箱由门架11、箱端梁12、箱侧梁14、侧门门梁15、地板13、箱纵梁16、箱横梁18、辅助横梁17及托座19等组成。
57.车箱两端分别设有人字形的门架11，门架11顶端铰接伸缩顶杆，门架11底端分别连接车箱的箱端梁12，车箱两端的箱端梁12之间连接有箱侧梁14，伸缩撑杆抵接于门架11连接箱端梁12位置。
58.门架11中部为人字形稳固结构，上部设有钢丝绳转轴孔，两侧及上方门柱为箱型结构。
59.如图7所示，箱端梁12为复合箱型结构，中部为前端向内凹陷的整体箱型结构，左右两端用加强筋分隔出多个支撑区。
60.箱侧梁14采用钢板整体折弯为槽型结构，左右及前方用盖板封顶形成封闭箱型结构，在外侧盖板上组焊倾翻机构门轴座。
61.侧门门梁15为矩形管结构，整体与左右端门上门柱内侧盖板组焊，侧门门梁15下方设置侧门安装座。
62.地板13由四块地板13拼接而成，车箱整体地板13面承向下凹陷的水槽型，在车辆运行过程中或未开门的存放过程中，降低车箱中货物对侧门的压力和冲击。
63.箱纵梁16为工字型结构，提高承载强度，分别与左右端梁内侧腹板进行组焊。
64.箱横梁18及辅助横梁17交替设置，防止车箱存在承载薄弱点，箱横梁18一端与箱纵梁16中部腹板组焊，一端与箱侧梁14内侧面组焊。
65.托座19为l型楔块，两组托座19相对于车箱中线对称布置，每组托座19配合对应的一组销轴，托座19可拆卸转动配合销轴，且转动配合时托座19与销轴形成面接触；如图6所示，托座19为带弧形缺口的金属块，可以卡在转轴顶座中间的销轴上进行旋转。托座19组焊在箱端梁12和箱横梁18的下方，避免设置在薄弱位置导致出现钢结构变形。
66.车底架及上部车箱均为纵向及横向方向对称结构，且每辆自翻车，即每组车底架上放置两组上部车箱。上部车箱横向两侧均设有下开门的侧门，可以实现货物的两侧不同步倾倒。
67.如图8、图1所示，对于倾翻顶升结构，伸缩撑杆相对于车架横向左右对称，可以根据场站需求在任一侧提供顶起力，在门架11中央位置设置伸缩顶杆，通过单侧伸缩撑杆及中部的伸缩顶杆带动车箱动作，使车箱向某一侧进行倾翻。
68.伸缩撑杆和伸缩顶杆均采用液压缸时，还具有整套液压管路，液压动力缸及管路设置在车底架下方，通过车底架附属件进行支承。
69.伸缩顶杆通过液压动力缸经由管路提供顶起力，顶部为可伸缩顶杆结构，底部有圆孔，可与车底架的车端梁1上方安装座进行铰接，可以随铰接销轴进行转动。
70.车箱两端分别设置人字形的门架11，车箱两端之间通过箱侧梁14连接，从而使车箱形成一体协同受力结构，伸缩顶杆和伸缩撑杆位于车箱的两端，从两端分别进行顶升，减少车箱本身所受弯矩，提高车箱倾翻时的稳定性，减少车箱因单端受力导致的扭转形变。
71.通过去除中梁结构，并采用箱型梁结构，大幅降低车辆自重。同时由于本发明所提及的自翻车具有上下双底架，因此可以保证底架整体的强度能够满足铁路货运的使用要求。
72.双车箱结构也提高了货运的泛用性，适用于同时装运不同货物或进行非同时卸
货，并且可以在货车左右任意方向进行卸货，对场站运输设备的要求降低。
73.实施例2
74.本发明的另一典型实施方式中，如图1-图10所示，给出一种轻量化铁路自翻车的工作方法。
75.结合图1-图10，该工作方法包括：
76.车架通过两组销轴抵接两组托座19以承载车箱，伸缩顶杆、伸缩撑杆处于收缩状态；
77.车箱第一侧对应的伸缩撑杆和伸缩顶杆伸长，车箱第一侧对应的托座19与销轴脱离，使车箱第二侧对应的托座19绕销轴转动，使车箱向第二侧倾翻；
78.车箱第二侧对应的伸缩撑杆和伸缩顶杆伸长，车箱第二侧对应的托座19与销轴脱离，使车箱第一侧对应的托座19绕销轴转动，使车箱向第一侧倾翻。
79.同时，伸缩顶杆竖向顶升车箱底面一侧边沿，伸缩顶杆顶升车箱顶端中部并随车箱倾翻而倾斜。
80.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种轻量化铁路自翻车，其特征在于，包括车架和置于车架上的车箱，车架上设有承托车箱的两组销轴；车箱底面设有两组托座，托座抵接销轴以使车箱能够绕销轴转动；车箱一端中部设有伸缩顶杆，另一端设有位于顶杆轴线两侧的伸缩撑杆，伸缩顶杆一端铰接于车架，另一端铰接车箱端面中部，伸缩撑杆安装于车架，输出端抵接箱底架，伸缩顶杆结合其一侧的伸缩撑杆驱动车箱向一侧倾翻。2.如权利要求1所述的轻量化铁路自翻车，其特征在于，所述车架上承载有两个车箱，每个车箱均配合有对应的伸缩顶杆和伸缩撑杆，伸缩撑杆抵接于车箱底面边沿。3.如权利要求2所述的轻量化铁路自翻车，其特征在于，所述车箱两端分别设有人字形的门架，门架顶端铰接伸缩顶杆，门架底端分别连接车箱的箱端梁，车箱两端的箱端梁之间连接有箱侧梁，伸缩撑杆抵接于门架连接箱端梁位置。4.如权利要求1所述的轻量化铁路自翻车，其特征在于，所述车箱底部为箱底架，箱底架由纵横交错连接的箱纵梁和箱横梁组成的网格状结构，托座间隔安装于箱横梁上，相邻箱横梁之间设有辅助横梁。5.如权利要求4所述的轻量化铁路自翻车，其特征在于，所述托座为l型楔块，两组托座相对于车箱中线对称布置，每组托座配合对应的一组销轴，托座可拆卸转动配合销轴，且转动配合时托座与销轴形成面接触。6.如权利要求4所述的轻量化铁路自翻车，其特征在于，所述箱纵梁的两端分别连接有箱端梁，箱端梁为箱型结构，对应车箱端部设有避让伸缩顶杆的凹陷部。7.如权利要求1所述的轻量化铁路自翻车，其特征在于，所述车架包括车底架，车底架是由车端梁、车侧梁和车横梁形成的框架结构，两个车端梁通过两个车侧梁连接，车侧梁之间连接有车枕梁和车横梁，车枕梁与端梁之间连接有冲击座。8.如权利要求7所述的轻量化铁路自翻车，其特征在于，所述车侧梁为工字梁，车端梁和车枕梁为箱型结构，冲击座为槽钢结构，冲击座外侧连接有加强梁。9.一种如权利要求1-8任一项所述轻量化铁路自翻车的工作方法，其特征在于，包括：车架通过两组销轴抵接两组托座以承载车箱，伸缩顶杆、伸缩撑杆处于收缩状态；车箱第一侧对应的伸缩撑杆和伸缩顶杆伸长，车箱第一侧对应的托座与销轴脱离，使车箱第二侧对应的托座绕销轴转动，使车箱向第二侧倾翻；车箱第二侧对应的伸缩撑杆和伸缩顶杆伸长，车箱第二侧对应的托座与销轴脱离，使车箱第一侧对应的托座绕销轴转动，使车箱向第一侧倾翻。10.如权利要求9所述的工作方法，其特征在于，所述伸缩顶杆竖向顶升车箱底面一侧边沿，伸缩顶杆顶升车箱顶端中部并随车箱倾翻而倾斜。

技术总结
本发明提供一种轻量化铁路自翻车及方法，涉及铁路货车领域；针对目前自翻车不易实现两侧倾翻的问题，对应车箱向两侧倾翻设置两套转动组件，以伸缩顶杆作为主要倾翻驱动结构，位于伸缩顶杆轴线两侧的伸缩撑杆能够辅助倾翻导向，一侧伸缩撑杆推动车箱初步倾斜并配合伸缩顶杆推动车箱向另一侧倾翻，达到减轻整车重量并且实现两侧倾翻的目的，解决了倾翻动作受限或不能倾翻的问题。限或不能倾翻的问题。限或不能倾翻的问题。


技术研发人员：翟凤宇 张龙
受保护的技术使用者：中车山东机车车辆有限公司
技术研发日：2022.11.18
技术公布日：2023/4/4