一种轨道车辆摇头止挡装置的制作方法

1.本发明涉及轨道车辆技术领域，特别涉及一种轨道车辆摇头止挡装置。


背景技术：

2.目前铁道车辆通用技术中，多轴转向架与车体的连接普遍以“心盘+旁承”共同承载为主，当转向架绕心盘转动时，由设置于转向架的下凹式心盘嵌合在车体底架上心盘内，提供垂向支承及水平止挡作用，同时，转向架旁承与车体旁承之间为平面摩擦副形式，心盘及旁承间摩擦力形成的摩擦力阻力矩共同抑制转向架转动，从而改善车辆运行性能。
3.但是，在采用旁承承载形式的单轴转向架中，取消了心盘装置，回转力矩全部由二系旁承的横向刚度提供，因此，二系旁承上下两端必须与车体、转向架构架固定连接。这样在车辆通过小半径曲线线路时，车体与转向架的相对扭转运动将导致叠层式二系橡胶旁承发生剪切位移，一旦剪切位移过大则会使得橡胶二系旁承发生撕裂，进而直接破坏车辆承载状态，危及行车安全。因此，单轴转向架需要设置专门的摇头止挡机构，来抑制车体与转向架的相对位移及扭转角，防止部件损害或干涉。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种轨道车辆摇头止挡装置，解决了相关技术中一旦剪切位移过大则会使得橡胶二系旁承发生撕裂，进而直接破坏车辆承载状态，危及行车安全的技术问题。
5.本技术提供的一种轨道车辆摇头止挡装置，设置在车辆转向架上，所述转向架构架两侧的侧梁上均设有一个二系旁承组，两个所述二系旁承组对称设置，每个二系旁承组包括间隔设置的两个二系旁承，包括两个分设于所述转向架构架两侧的侧梁上的摇头止挡机构，所述摇头止挡机构包括：
6.底盒，设置在构架侧梁上，所述底盒的顶面开设有矩形的限位开口，所述限位开口具有第一限位边和第二限位边，所述第一限位边沿轨道车辆的长度方向设置，所述第二限位边沿轨道车辆的宽度方向设置；
7.限位件，包括连接部、第一限位部以及第二限位部，所述连接部用于与所述车体底架连接，所述第二限位部设置在所述底盒中，所述第二限位部沿轨道车辆的长度方向的长度大于所述第一限位边的长度或所述第二限位部沿轨道车辆的宽度方向的长度大于所述第二限位边的长度，所述第一限位部沿竖向设置在所述连接部与所述第二限位部之间；
8.所述第一限位边的长度为a，所述第一限位部沿所述轨道车辆的长度方向的宽度为t，两个所述二系旁承组的中心距为l，所述二系旁承的最大安全扭转角为θ，其中，θ＝arctan[(a-t)/l]，a＞t。
[0009]
在一些实施方式中，所述第一限位部沿所述轨道车辆的宽度方向的两端与同侧的所述限位开口的侧壁之间设有第一间隙，所述第二限位部沿轨道车辆的宽度方向设置，且所述第二限位部沿轨道车辆的宽度方向的长度大于所述第二限位边的长度，所述第二限位部沿所述轨道车辆的宽度方向的两端与同侧的所述底盒的侧壁之间设有第二间隙，所述第
一间隙的长度大于或等于所述所述第二间隙的长度。
[0010]
在一些实施方式中，所述限位开口为长方形，所述限位开口的长边沿所述轨道车辆的长度方向设置，所述限位开口的短边沿所述轨道车辆的宽度方向设置。
[0011]
在一些实施方式中，所述底盒的至少一个侧壁的底部设有与所述底盒内腔连通的检查孔。
[0012]
在一些实施方式中，所述底盒焊接于所述构架侧梁上。
[0013]
在一些实施方式中，所述底盒为长方体。
[0014]
在一些实施方式中，所述底盒沿所述轨道车辆的宽度方向的长度与所述构架侧梁的宽度相同。
[0015]
在一些实施方式中，所述底盒沿所述轨道车辆的长度方向的两侧侧壁的底部设有翼边，所述翼边焊接于所述构架侧梁上。
[0016]
在一些实施方式中，所述底盒沿所述轨道车辆的长度方向的两侧侧壁的底部与对应的翼边之间的相接处设有圆角。
[0017]
在一些实施方式中，0
°
＜θ＜3
°
。
[0018]
本技术有益效果如下：
[0019]
本技术提供的一种轨道车辆摇头止挡装置，由于限位件的连接部与车体底架连接，第二限位部设置在底盒中，而底盒设置在构架侧梁上，因此当轨道车辆通过小半径曲线线路，车体与转向架相对扭转时，构架两侧的限位件与底盒之间的位置会发生变化，其中一个限位件在对应的底盒中沿轨道车辆的长度方向的一侧移动，即向设置在轨道车辆的长度方向一侧的第二限位边移动，另一个限位件在对应的底盒中沿轨道车辆的长度方向的另一侧移动，即向设置在轨道车辆的长度方向另一侧的第二限位边移动，从而两个限位件之间形成夹角，设定限位开口的第一限位边的长度为a，第一限位部沿轨道车辆的长度方向的宽度为t，两个二系旁承组的中心距为l，二系旁承的最大安全扭转角为θ，由于θ＝arctan[(a-t)/l]，a＞t，如果扭转角度达到θ，限位件的第一限位部则刚好接触到对应的第二限位边，两个限位件的移动即被限制，从而转向架的转动也被限制，进而限制转向架扭转角在安全范围内，避免损坏二系旁承，有效抑制车辆蛇形运动，改善车辆运行性能。
附图说明
[0020]
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。
[0021]
图1为本实施例提供的转向架正常行驶时的状态示意图；
[0022]
图2为本实施例提供的转向架转动到最大安全扭转角时的状态示意图；
[0023]
图3为本实施例提供的摇头止挡机构的结构示意图；
[0024]
图4为图3的剖面图。
[0025]
附图标记说明：
[0026]
1-转向架，10-构架，11-侧梁，12-横梁，20-二系旁承，30-轮对，100-摇头止挡机构，110-底盒，111-限位开口，112-翼边，113-检查孔，120-限位件，121-连接部，122-第一限位部，123-第二限位部，1111-第一限位边，1112-第二限位边。
具体实施方式
[0027]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0028]
结合图1及图4，本技术实施例提供了一种轨道车辆摇头止挡装置，设置在车辆转向架1上，车辆转向架1主要包括构架10(即转向架构架的简称)、二系旁承20、轮对30等。其中，构架10为转向架1的主体结构，通常包括位于转向架1两侧的侧梁11和连接于两侧之间的横梁12。二系旁承20就设置在构架10的两侧侧梁11的表面上，从而将转向架1与车体相连。具体地，构架10两侧的侧梁11上均设有一个二系旁承组，两个二系旁承组对称设置，每个二系旁承组包括沿轨道车辆的长度方向间隔设置的两个二系旁承20，即总共有四个二系旁承20。
[0029]
轨道车辆摇头止挡装置包括两个分设于构架10两侧的侧梁11上的摇头止挡机构100，摇头止挡机构100包括底盒110以及限位件120。其中，底盒110设置在侧梁11上，底盒110的顶面开设有矩形的限位开口111，限位开口111具有第一限位边1111和第二限位边1112，第一限位边1111沿轨道车辆的长度方向设置，第二限位边1112沿轨道车辆的宽度方向设置。
[0030]
结合图3及图4，限位件120包括连接部121、第一限位部122以及第二限位部123，连接部121用于与车体底架连接，具体地，可采用螺栓实现连接部121与车体底架的刚性连接。第二限位部123设置在底盒110中，且第二限位部123不与底盒110连接，在轨道车辆正常行驶时，第二限位部123悬空设置在底盒110中。第一限位部122沿竖向设置在连接部121与第二限位部123之间，明显的是，第一限位部122设置在限位开口111中；连接部121、第一限位部122以及第二限位部123形成一个“工”字型；第二限位部123沿轨道车辆的长度方向的长度大于限位开口111的第一限位边1111的长度或第二限位部123沿轨道车辆的宽度方向的长度大于限位开口111的第二限位边1112的长度，从而可保证第二限位部123不会经限位开口111从底盒110中脱落。
[0031]
具体地，限位开口111为长方形，限位开口111的长边被配置为第一限位边1111，限位开口111的短边被配置为第二限位边1112；底盒110也大致为长方体机构，限位开口111与底盒110顶面的长边与长边相对设置，短边与短边相对设置，且底盒110沿轨道车辆的宽度方向的长度与构架10的侧梁11的宽度相同。底盒110可焊接于构架10侧梁11上，以保证结构稳定性。优选的，底盒110沿轨道车辆的长度方向的两侧侧壁的底部设有翼边112，翼边112也焊接于构架10侧梁11上，翼边112的设置增加了焊缝连接长度，有利于提高连接强度。当然，底盒110沿轨道车辆的长度方向的两侧侧壁的底部与对应的翼边112之间的相接处可设置成圆角，以改善铸造工艺。
[0032]
结合图1及图2，第一限位边1111的长度为a，第一限位部122沿轨道车辆的长度方向的宽度为t，且连接部121沿轨道车辆的长度方向的宽度也为t，两个二系旁承组的中心距为l，二系旁承20的最大安全扭转角为θ，具体地，0
°
＜θ＜3
°
，即二系旁承20的扭转角在该范围内即可保证二系旁承20的剪切变形处于正常工作范围内，其中，θ＝arctan[(a-t)/l]，a＞t。
[0033]
本技术提供的一种轨道车辆摇头止挡装置，由于限位件120的连接部121与车体底架连接，第二限位部123设置在底盒110中，而底盒110设置在构架10的侧梁11上，因此当轨道车辆通过小半径曲线线路，车体与转向架1相对扭转时，构架10两侧的限位件120与底盒110之间的位置会发生变化，其中一个限位件120在对应的底盒110中沿轨道车辆的长度方向的一侧移动，即其中一个限位件120在对应的底盒110中向设置在轨道车辆的长度方向一侧的第二限位边1112移动；另一个限位件120则在对应的底盒110中沿轨道车辆的长度方向的另一侧移动，即另一个限位件120在对应的底盒110中向设置在轨道车辆的长度方向另一侧的第二限位边1112移动，从而两个限位件120之间形成夹角，该夹角即为转向架1的扭转角，也是二系旁承20的扭转角。
[0034]
由于θ＝arctan[(a-t)/l]，a＞t，因此，当转向角的扭转角度达到θ时，此时其中一个限位件120接触到对应的底盒110中设置在轨道车辆的长度方向一侧的第二限位边1112，另一个限位件120接触到对应的底盒110中设置在轨道车辆的长度方向另一侧的第二限位边1112，两个限位件120的移动即被对应的第二限位边1112所限制，从而车体的转动也被限制，保证了转向架1的扭转角在安全范围内，避免二系旁承20被损坏，有效抑制车辆蛇形运动，提高了车辆运行性能。
[0035]
需要说明的是，本实施例中的轨道车辆摇头止挡装置同时也可作为车体与转向架1的整体起吊装置中的其中一部分。具体为：当车体与转向架1整体起吊时，在重力作用下，第二限位部123与底盒110内壁的顶面之间的垂向间隙会逐渐减小，当垂向间隙为零后第二限位部123与底盒110内壁的顶面开始接触并承载受力，这样起吊时第二限位部123卡接于底盒110内壁的顶面，即转向架1两侧的底盒110通过限位件120与车体底架连接成为整体受力状态，从而实现转向架1构架10与车体连接为一体；在此基础上，再设置一个连接件将转向架1构架10与轴箱及轮对30连接为一体，即可实现将整车连接为一体，满足整车起吊的要求。
[0036]
在当前的设计制造中，转向架1的起吊装置和摇头止挡是两个完全不同的结构，部件占用空间大，零部件多而杂，这既不符合车辆轻量化的要求，同时也增加了检修工作量，费时费力，且易与其他零部件干涉。而本实施例提供的轨道车辆摇头止挡装置，可实现安全止挡和连接起吊的双重作用，简化了转向架1的结构件，达到减重优化目的，保证了轨道车辆及关键零部件的运用安全。
[0037]
结合图3及图4，第一限位部122沿轨道车辆的宽度方向的两端与同侧的限位开口111的侧壁之间设有第一间隙a，第二限位部123沿轨道车辆的宽度方向设置，且第二限位部123沿轨道车辆的宽度方向的长度大于第二限位边1112的长度，第二限位部123沿轨道车辆的宽度方向的两端与同侧的底盒110的侧壁之间设有第二间隙b，第一间隙a的长度大于或等于第二间隙b的长度。
[0038]
在轨道车辆通过小曲线半径线路时，车体发生横向侧滚，限位件120随着车体横向运动，第一间隙a和第二间隙b均趋向于零。当然，第一间隙a和第二间隙b的具体变化值取决于车辆横向作用力，与线路条件、车辆速度、横向刚度等直接关联。当第二间隙b为零时，第二限位部123与底盒110内的一侧侧壁接触并限位，从而限制了车体的横向，避免了车体的横向位移过大，以起到横向止挡的功能，第一间隙a和第二间隙b根据实际情况设置即可。
[0039]
进一步地，由于二系旁承20挠度在车体总重的动载荷作用下会具有弹性变化量，
且车体侧滚也会造成左右的二系旁承20的压缩量不同，因此，底盒110内腔底部与第二限位部123需预留间隙以避免限位件120直接接触构架侧梁而顶死。因此，本实施例底盒110的至少一个侧壁的底部设有与底盒110内腔连通的检查孔113，用于检查底盒110的内腔，以确保底盒110的内腔底部与第二限位部123之间具有垂向间隙，同时还可作为漏水孔，避免雨水在内腔积聚引起锈蚀。本实例中检查孔113设置一个，当然，也可设置多个。优选的，检查孔113为拱门型。
[0040]
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0041]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种轨道车辆摇头止挡装置，设置在车辆转向架上，所述转向架构架两侧的侧梁上均设有一个二系旁承组，两个所述二系旁承组对称设置，每个二系旁承组包括沿轨道车辆的长度方向间隔设置的两个二系旁承，其特征在于，包括两个分设于所述转向架构架两侧的侧梁上的摇头止挡机构，所述摇头止挡机构包括：底盒，设置在构架侧梁上，所述底盒的顶面开设有矩形的限位开口，所述限位开口具有第一限位边和第二限位边，所述第一限位边沿轨道车辆的长度方向设置，所述第二限位边沿轨道车辆的宽度方向设置；限位件，包括连接部、第一限位部以及第二限位部，所述连接部用于与车体底架连接，所述第二限位部设置在所述底盒中，所述第二限位部沿轨道车辆的长度方向的长度大于所述第一限位边的长度或所述第二限位部沿轨道车辆的宽度方向的长度大于所述第二限位边的长度，所述第一限位部沿竖向设置在所述连接部与所述第二限位部之间；所述第一限位边的长度为a，所述第一限位部沿所述轨道车辆的长度方向的宽度为t，两个所述二系旁承组的中心距为l，所述二系旁承的最大安全扭转角为θ，其中，θ＝arctan[(a-t)/l]，a＞t。2.如权利要求1所述的轨道车辆摇头止挡装置，其特征在于，所述第一限位部沿所述轨道车辆的宽度方向的两端与同侧的所述限位开口的侧壁之间设有第一间隙，所述第二限位部沿轨道车辆的宽度方向设置，且所述第二限位部沿轨道车辆的宽度方向的长度大于所述第二限位边的长度，所述第二限位部沿所述轨道车辆的宽度方向的两端与同侧的所述底盒的侧壁之间设有第二间隙，所述第一间隙的长度大于或等于所述第二间隙的长度。3.如权利要求1所述的轨道车辆摇头止挡装置，其特征在于，所述限位开口为长方形，所述限位开口的长边沿所述轨道车辆的长度方向设置，所述限位开口的短边沿所述轨道车辆的宽度方向设置。4.如权利要求1所述的轨道车辆摇头止挡装置，其特征在于，所述底盒的至少一个侧壁的底部设有与所述底盒内腔连通的检查孔。5.如权利要求1所述的轨道车辆摇头止挡装置，其特征在于，所述底盒焊接于所述构架侧梁上。6.如权利要求5所述的轨道车辆摇头止挡装置，其特征在于，所述底盒为长方体。7.如权利要求5所述的轨道车辆摇头止挡装置，其特征在于，所述底盒沿所述轨道车辆的宽度方向的长度与所述构架侧梁的宽度相同。8.如权利要求7所述的轨道车辆摇头止挡装置，其特征在于，所述底盒沿所述轨道车辆的长度方向的两侧侧壁的底部设有翼边，所述翼边焊接于所述构架侧梁上。9.如权利要求8所述的轨道车辆摇头止挡装置，其特征在于，所述底盒沿所述轨道车辆的长度方向的两侧侧壁的底部与对应的翼边之间的相接处设有圆角。10.如权利要求1-9任一项所述的轨道车辆摇头止挡装置，其特征在于，0
°
＜θ＜3
°
。

技术总结
本发明涉及轨道车辆技术领域，特别涉及一种轨道车辆摇头止挡装置。本发明提供的轨道车辆摇头止挡装置，包括两个分设于转向架构架两侧的侧梁上的摇头止挡机构，摇头止挡机构包括：底盒以及限位件，设定第一限位边的长度为A，第一限位部沿轨道车辆的长度方向的宽度为t，两个二系旁承组的中心距为L，二系旁承的最大安全扭转角为θ，其中，θ＝arctan[(A-t)/L]，A＞t。本发明提供的轨道车辆摇头止挡装置，当扭转角度达到θ时，限位件的第一限位部则刚好接触到对应的第二限位边，两个限位件的移动即被限制，从而转向架的转动也被限制，进而限制转向架扭转角在安全范围内，避免损坏二系旁承，有效抑制车辆蛇形运动，改善车辆运行性能。改善车辆运行性能。改善车辆运行性能。


技术研发人员：罗辉 苏利杰 刘爱文 柯晓乐 常书鹏 柏元强 宋少波 侯建云 梅琨 崔灿 姚雄 王全虎 冯晔
受保护的技术使用者：中车长江运输设备集团有限公司
技术研发日：2022.11.10
技术公布日：2023/3/13