单拉杆牵引式铰接机构及轨道车辆的制作方法

1.本发明涉及轨道车辆技术领域，尤其是轨道车辆的单拉杆牵引式铰接机构。本发明还涉及设有所述单拉杆牵引式铰接机构的轨道车辆。


背景技术：

2.高速动车组转向架承担着传递各种载荷，利用轮轨间黏着保证牵引力的产生，其中的牵引装置则起着重要的作用，它传递着列车运行应所必须的牵引力和制动力。
3.目前，转向架的牵引装置大都为“z”形双拉杆结构，其由一个均衡梁和两个带有弹性关节的牵引拉杆组成，牵引拉杆通过弹性关节和螺栓连接到构架上，牵引梁通过锥形衬套和螺栓连接到上枕梁上，两个牵引拉杆一前一后分左右反向设置，由于布置形式像子母“z”，所以称之为“z”形双拉杆。
4.这种“z”形双拉杆铰接机构有以下几方面需要进一步改进：
5.首先，由于设有两个牵引拉杆，并且需要在铰接机构上安装横向止档，导致结构复杂，制造和维护成本高，重量大，不利于提升车辆动力学性能。
6.其次，铰接转向架的铰接机构的芯轴配合形式为圆柱面配合，圆柱形配合面的受力为非线性，受力不均，容易造成应力集中，且制造精度要求高，成本高。
7.又次，与铰接机构的芯轴相匹配的凹槽根部的载荷较大，凹槽整体刚度不足，容易造成应力集中。
8.再者，铰接芯轴在长时间运营之后，铰接结构因金属镶嵌、过盈配合造成的形变、金属锈蚀，或受空间和结构限制，非常难以拆卸。


技术实现要素：

9.本发明的目的在于提供一种单拉杆牵引式铰接机构。该铰接机构结构简单、制造和维护成本低、重量轻，可有效避免出现应力集中现象，有利于提升车辆动力学性能。
10.本发明的另一目的在于提供一种设有所述单拉杆牵引式铰接机构的轨道车辆。
11.为实现上述目的，本发明提供一种单拉杆牵引式铰接机构，包括铰接安装座和铰接支撑座，所述铰接支撑座与铰接安装座通过橡胶节点相连接，所述铰接安装座设有橡胶节点安装孔，所述铰接支撑座设有左支撑部和右支撑部，所述左支撑部和右支撑部分别设有开有向上的倒梯形凹槽，所述橡胶节点的芯轴设有呈倒梯形的左端部和右端部，所述芯轴的左端部和右端部分别通过其外斜面与所述倒梯形凹槽的内斜面以面接触的方式相配合；所述铰接支撑座的下部设置有单拉杆连接座，所述单拉杆连接座与构架通过单个牵引拉杆连接。
12.优选地，所述倒梯形凹槽的两侧向外凸出，在所述铰接支撑座上部形成左右两个对称的横向减振器安装座。
13.优选地，所述芯轴的左端部和右端部的底面与所述倒梯形凹槽的底面之间留有间隙，且所述芯轴的左端部和右端部的外斜面与底面之间通过上部圆弧圆滑过渡，所述倒梯
形凹槽的内斜面与底面之间通过下部圆弧圆滑过渡。
14.优选地，所述左支撑部和右支撑部在所述倒梯形凹槽的下部形成有横向止档接触平面。
15.优选地，左支撑部和右支撑部设有固定在所述倒梯形凹槽顶部的压块，所述压块从上方作用于所述芯轴的左端部和右端部，以使所述芯轴的左端部和右端部与所述倒梯形凹槽紧密配合。
16.优选地，所述压块的两端分别设有与所述倒梯形凹槽的两外端面相配合的卡扣。
17.优选地，所述芯轴的左端部和右端部设有轴向通孔和垂向通孔，和/或，所述压块的中部设有垂向通孔。
18.优选地，所述铰接支撑座下部的单拉杆连接座向单侧偏移。
19.优选地，所述倒梯形凹槽的外侧设有凸出部，所述凸出部的厚度小于所述左支撑部和右支撑部的本体厚度。
20.为实现上述另一目的，本发明提供一种轨道车辆，包括转向架和设于所述转向架的车体，所述转向架设有牵引装置，所述牵引装置为上述任一项所述的单拉杆牵引式铰接机构。
21.本发明所提供的铰接机构，其橡胶节点的芯轴两端设计成倒梯形的形状，与铰接支撑座之间通过倒梯形凹槽配合，两者通过斜面相接触，受力面积大，减小了应力集中，而且，铰接支撑座下部设置了单拉杆连接座，与单牵引拉杆进行匹配，结构简单紧凑，可靠性高，相对于双拉杆式铰接机构，单拉杆式的铰接机构的整体重量较轻，结构更简单，制造和维护成本更低，可显著提升车辆的动力学性能。
22.本发明所提供的轨道车辆设有所述单拉杆牵引式铰接机构，由于所述单拉杆牵引式铰接机构具有上述技术效果，则设有该单拉杆牵引式铰接机构的轨道车辆也应具有相应的技术效果。
附图说明
23.图1为本发明实施例公开的一种单拉杆牵引式铰接机构的结构示意图；
24.图2为图1所示单拉杆牵引式铰接机构的侧视图；
25.图3为图2中i部位的局部放大图；
26.图4为铰接支撑座的轴侧图；
27.图5为铰接支撑座的侧视图；
28.图6铰接安装座的轴侧图；
29.图7压块的结构示意图。
30.图中：
31.1.铰接安装座11.连接板12.安装部13.螺栓孔14.加强筋2.铰接支撑座21.连接板22.螺栓孔23.左支撑部24.右支撑部25.倒梯形凹槽251.下部圆弧252.卡槽26.单拉杆连接座27.横向减振器安装座28.横向止档接触平面29.凸出部3.橡胶节点31.左端部32.右端部33.上部圆弧34.轴向通孔35.垂向通孔4.牵引拉杆5.压块51.卡扣52.垂向通孔
具体实施方式
32.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
33.在本文中，“上、下、左、右”等用语是基于附图所示的位置关系而确立的，根据附图的不同，相应的位置关系也有可能随之发生变化，说明书文字有对方向定义的部分，优先采用文字定义的方向，因此，并不能将其理解为对保护范围的绝对限定；而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
34.请参考图1，图1为本发明实施例公开的一种单拉杆牵引式铰接机构的结构示意图。
35.如图所示，在一种具体实施例中，本发明提供的单拉杆牵引式铰接机构，主要由铰接安装座1和铰接支撑座2组成，铰接安装座1和铰接支撑座2别与两个车体通过螺栓进行连接，两者之间通过橡胶节点3相连接。
36.其中，铰接安装座1具有一横向的连接板11，连接板11的内侧设有位于中间的安装部12，安装部12上设有用于安装橡胶节点3的安装孔，连接板11上在左右两侧分别设有四个螺栓孔13，共计八个螺栓孔13，并在连接板11与安装部12之间设计加强筋14，橡胶节点3的芯轴设有呈倒梯形的左端部31和右端部32，橡胶节点3安装后，其左端部31和右端部32相对于安装部12向外伸出一定距离。
37.铰接支撑座2具有一横向的连接板21，此连接板21与铰接安装座1的连接板11相平行，连接板21上设有八个螺栓孔22，并设有与连接板21本体基本垂直的左支撑部23和右支撑部24，铰接安装座1的安装部12位于左支撑部23和右支撑部24之间，左支撑部23和右支撑部24分别设有开有向上的倒梯形凹槽25，芯轴的左端部31和右端部32分别通过其外斜面与倒梯形凹槽25的内斜面以面接触的方式相配合。
38.由于芯轴的左端部31和右端部32和铰接支撑座2的倒梯形凹槽25为平面接触，增大了受力面的面积，且载荷均布，不会造成应力集中。
39.铰接支撑座2的下部设置有单拉杆连接座26，单拉杆连接座26与构架通过单个牵引拉杆4连接。相对于双拉杆式铰接机构，即“z”字形拉杆牵引结构，单拉杆式的铰接机构的整体重量较轻，结构更简单，制造和维护成本更低，可靠性高。
40.倒梯形凹槽25的两侧分别向外凸出并在凸出部位的端面上设有连接孔，从而在铰接支撑座2的上部形成左右两个对称的横向减振器安装座27，以便于安装横向减振器。
41.左支撑部23和右支撑部24在倒梯形凹槽25的下部形成有横向止档接触平面28，整个横向止档接触平面28呈上宽下窄的“y”字形。这样，横向止档便可以安装于构架上，铰接机构便无需安装横向止档，从而避免了在铰接机构上安装横向止档，简化了铰接结构，结构简单、紧凑，制造和加工成本变低。
42.请参考图2、图3，图2为图1所示单拉杆牵引式铰接机构的侧视图；图3为图2中i部位的局部放大图。
43.如图所示，考虑到在车辆运行过程中，纵向冲击力一般较大，最大可以达到1500kn-2000kn，铰接芯轴处的载荷极端恶劣，为了减小应力集中，本发明在芯轴的左端部31和右端部32的底面与倒梯形凹槽25的底面之间留有间隙，且芯轴的左端部31和右端部32
的外斜面与底面之间通过上部圆弧33圆滑过渡，倒梯形凹槽25的内斜面与底面之间通过下部圆弧251圆滑过渡。
44.这种上下间隔的双圆弧过渡结构，可以确保芯轴左端部31和右端部32的底部边缘不会接触倒梯形凹槽25的内斜面，避免了线接触而使材料屈服破坏，即小面积接触带来的应力集中。
45.请参考图4、图5，图4为铰接支撑座的轴侧图；图5为铰接支撑座的侧视图。
46.如图所示，单拉杆连接座26大体位于铰接支撑座2的连接板21底部的中央位置，呈开口向下的倒“u”形，单拉杆连接座26向单侧偏移，也就是向铰接支撑座26所在的一侧偏移一定距离，偏移后，单拉杆连接座26的一部分在偏移方向上超出铰接支撑座2的连接板21，在安装单个牵引拉杆4之后，牵引拉杆4与单拉杆连接座26的铰接点超过连接板21。
47.此种设计不仅可以增加牵引拉杆4的长度，减小车辆通过曲线时牵引拉杆节点的极限转角，还可以使牵引拉杆4的两个节点位置相对于铰接机构中心(即转向架中心)对称，保证两个节点的相对转角保持一致，即载荷条件一致，使用寿命保持一致。
48.倒梯形凹槽25的外侧还设有凸出部29，凸出部29的厚度小于左支撑部23和右支撑部24的本体厚度。这种侧向凸出的结构，增加了倒梯形凹槽25根部的截面面积(黑实线所示)，增加了抗弯和剪切截面模量，倒梯形凹槽25在传递车辆纵向牵引力和冲击载荷的时候，极大提高了整体承载能力。
49.请参考图6，图6铰接安装座的轴侧图。
50.如图所示，一般情况下，铰接芯轴在长时间运营之后，由于铰接结构金属镶嵌，或受空间和结构限制等原因非常难以拆卸，对此，本发明在芯轴的左端部31和右端部32设有轴向通孔34和垂向通孔35，可通过拆卸工装对铰接芯轴和倒梯形凹槽结构分离，从而解决金属镶嵌、过盈配合、形变、金属锈蚀造成的拆卸困难问题。
51.请参考图7，图7压块的结构示意图。
52.如图所示，左支撑部23和右支撑部24设有固定在倒梯形凹槽25顶部的压块5，压块5从上方作用于芯轴的左端部31和右端部32的顶面，以使芯轴的左端部31和右端部32与倒梯形凹槽25紧密配合，倒梯形凹槽25两边的顶部设有螺栓孔，压块5通过螺栓固定在倒梯形凹槽25的顶部，压块5的两端设有相对的卡扣51，倒梯形凹槽25的两侧设有直角形卡槽252，压块5的卡扣51以过盈配合的方式扣紧在卡槽252的侧立面上。
53.这样，在传递牵引力的过程中，压块5的卡扣可以承担纵向牵引力，同时可以增加铰接支撑座倒梯形凹槽25的整体刚度和提高整体承载能力。
54.此外，为了便于进行拆卸，压块5的中部设有垂向通孔52，以通过拆卸工装对压块5和铰接支撑座2进行分离。
55.上述实施例仅是本发明的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，将铰接安装座1和铰接支撑座2设计成其他等效变形形状，或者，采用其它方式将芯轴的左端部31和右端部32压紧在倒梯形凹槽25中，等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。
56.该铰接机构的芯轴与铰接支撑座2之间通过斜面相接触，受力面积大，减小了应力集中，而且，单拉杆结构简单紧凑，可靠性高，相对于双拉杆式铰接机构，整体重量较轻，结构更简单，制造和维护成本更低，可显著提升车辆的动力学性能。
57.除了上述单拉杆牵引式铰接机构，本发明还提供一种轨道车辆，包括转向架和设于转向架的车体，转向架设有牵引装置，其中牵引装置为上文所描述的单拉杆牵引式铰接机构，有关轨道车辆的其余结构，请参考现有技术，本文不再赘述。
58.以上对本发明所提供的单拉杆牵引式铰接机构及轨道车辆进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

技术特征：
1.单拉杆牵引式铰接机构，其特征在于，包括铰接安装座(1)和铰接支撑座(2)，所述铰接支撑座(2)与铰接安装座(1)通过橡胶节点(3)相连接，所述铰接安装座(1)设有橡胶节点安装孔，所述铰接支撑座(2)设有左支撑部(23)和右支撑部(24)，所述左支撑部(23)和右支撑部(24)分别设有开有向上的倒梯形凹槽(25)，所述橡胶节点(3)的芯轴设有呈倒梯形的左端部(31)和右端部(32)，所述芯轴的左端部(31)和右端部(32)分别通过其外斜面与所述倒梯形凹槽(25)的内斜面以面接触的方式相配合；所述铰接支撑座(2)的下部设置有单拉杆连接座(26)，所述单拉杆连接座(26)与构架通过单个牵引拉杆(4)连接。2.根据权利要求1所述的单拉杆牵引式铰接机构，其特征在于，所述倒梯形凹槽(25)的两侧向外凸出，在所述铰接支撑座上部形成左右两个对称的横向减振器安装座(27)。3.根据权利要求1所述的单拉杆牵引式铰接机构，其特征在于，所述芯轴的左端部(31)和右端部(32)的底面与所述倒梯形凹槽(25)的底面之间留有间隙，且所述芯轴的左端部(31)和右端部(32)的外斜面与底面之间通过上部圆弧(33)圆滑过渡，所述倒梯形凹槽(025)的内斜面与底面之间通过下部圆弧(251)圆滑过渡。4.根据权利要求1所述的单拉杆牵引式铰接机构，其特征在于，所述左支撑部(23)和右支撑部(24)在所述倒梯形凹槽(25)的下部形成有横向止档接触平面(28)。5.根据权利要求1所述的单拉杆牵引式铰接机构，其特征在于，左支撑部(23)和右支撑部(24)设有固定在所述倒梯形凹槽(25)顶部的压块(5)，所述压块(5)从上方作用于所述芯轴的左端部(31)和右端部(32)，以使所述芯轴的左端部(31)和右端部(32)与所述倒梯形凹槽(25)紧密配合。6.根据权利要求5所述的单拉杆牵引式铰接机构，其特征在于，所述压块(5)的两端分别设有与所述倒梯形凹槽(25)的两外端面相配合的卡扣(51)。7.根据权利要求1所述的单拉杆牵引式铰接机构，其特征在于，所述芯轴的左端部(31)和右端部(32)设有轴向通孔(34)和垂向通孔(35)，和/或，所述压块(5)的中部设有垂向通孔(52)。8.根据权利要求1所述的单拉杆牵引式铰接机构，其特征在于，所述铰接支撑座(2)下部的单拉杆连接座(26)向单侧偏移。9.根据权利要求1至8中任意一项所述的单拉杆牵引式铰接机构，其特征在于，所述倒梯形凹槽(25)的外侧设有凸出部(29)，所述凸出部(29)的厚度小于所述左支撑部(23)和右支撑部(24)的本体厚度。10.轨道车辆，包括转向架和设于所述转向架的车体，所述转向架设有牵引装置，其特征在于，所述牵引装置为上述权利要求1至9中任一项所述的单拉杆牵引式铰接机构。

技术总结
本发明公开了一种单拉杆牵引式铰接机构及轨道车辆，所述铰接机构包括铰接安装座和铰接支撑座，所述铰接支撑座与铰接安装座通过橡胶节点相连接，所述铰接安装座设有橡胶节点安装孔，所述铰接支撑座设有左支撑部和右支撑部，所述左支撑部和右支撑部分别设有开有向上的倒梯形凹槽，所述橡胶节点的芯轴设有呈倒梯形的左端部和右端部，所述芯轴的左端部和右端部分别通过其外斜面与所述倒梯形凹槽的内斜面以面接触的方式相配合；所述铰接支撑座的下部设置有单拉杆连接座，所述单拉杆连接座与构架通过单个牵引拉杆连接。该铰接机构结构简单、制造和维护成本低、重量轻，可有效避免出现应力集中现象，有利于提升车辆动力学性能。有利于提升车辆动力学性能。有利于提升车辆动力学性能。


技术研发人员：杨伟东 李广全 曹洪勇 杨东晓 公衍军
受保护的技术使用者：中车青岛四方机车车辆股份有限公司
技术研发日：2023.03.14
技术公布日：2023/5/30