铁路车辆转向架及其一体式承载鞍橡胶垫的制作方法

本发明涉及铁路货车转向架领域，尤其涉及一种铁路车辆转向架及其一体式承载鞍橡胶垫。

背景技术：

铁路车辆中，转向架用来支撑车体，引导车辆沿轨道行驶，并承受来自于车体及线路的各种载荷，是铁路车辆运行中的主要受力承受部件，因此，转向架性能的好坏直接影响着车辆运行的可靠性和稳定性。

其中最常见的铁路货车转向架为三大件式转向架，该转向架包括一个摇枕、两个侧架和两个轮对。其中摇枕与侧架相连，用于控制侧架的运动；侧架与轮对相连，并通过两者之间的摩擦力控制轮对的运动；轮对的轮轴两端设有轴承，该轴承与侧架的导框之间安装有承载鞍，承载鞍主要用于传递载荷并提供轴承与侧架的导框之间的横纵向间隙。

近年来，为了提高铁路货车的动力性能，减小轮轨间的冲击载荷和车辆的振动，在转向架的侧架和承载鞍之间加装了一橡胶垫，称为轴箱橡胶垫或简称为橡胶垫。

如图1所示，为现有的一种轴箱橡胶垫，该轴箱橡胶垫由上衬板1、下衬板2和中间橡胶层3组成。通常上衬板1和下衬板2为一金属板，通过硫化作用将上衬板1、下衬板2和中间橡胶层3连接为一体。其中上衬板1与侧架相连，下衬板2与承载鞍相连。

当车辆落成时，轴箱橡胶垫被垂向压缩，橡胶垫提供一定的垂向扰度，当车辆运行时，轴箱橡胶垫在横向和纵向均具有一定的抗剪切变形能力，故其可对轮对提供一定的横向和纵向刚度。

为保证转向架兼具优良的直线和曲线性能，车辆在运输过程中，所需纵向剪切刚度较大，而横向剪切刚度较小，而现有的轴箱橡胶垫其横向刚度和纵向刚度都较大，曲线通过性能一般。

另外现有的轴箱橡胶垫橡胶层厚度一般较薄,橡胶垫垂向扰度较低，低动力作用一般，而简单增加橡胶层厚度，则其横向刚度和重量都将会增加，不利于转向架的曲线通过性能。

有鉴于此，亟待针对上述技术问题，对现有技术中的轴箱橡胶垫做进一步优化设计。

技术实现要素：

本发明提供了一体式承载鞍橡胶垫，包括上衬板和硫化于所述上衬板的下表面的橡胶层，还包括承载鞍，所述橡胶层位于所述上衬板和所述承载鞍之间，并且所述承载鞍与所述橡胶层通过硫化工艺成型为一体结构。

可选的，所述凹凸结构的纵向截面为波浪形或者锯齿形。

可选的，所述承载鞍的上表面和所述上衬板的下表面为相对应的凹凸结构，所述凹凸结构包括至少一个凸部和至少一个凹部，并且所述凸部和所述凹部沿纵向交错连续排布。

可选的，所述凹凸结构包括位于中间的水平直线段和位于所述水平直线段两侧的折线段，所述折线段具有至少两条首尾相接的直线段。

可选的，所述凹凸结构包括位于中间的水平直线段，以及分别连接于所述水平直线段两侧并且向下倾斜的两直线段。

可选的，所述橡胶层中间厚度为30～40mm。

可选的，还包括导电装置，所述导电装置包括导电线，所述导电线的上端部连接所述上衬板，下端部穿过所述橡胶层连接所述承载鞍。

可选的，所述导电装置还包括螺套，所述上衬板设有安装孔，所述螺套定位于所述安装孔的内部，所述导电线的上端部螺接于所述螺套内部。

可选的，所述导电线位于所述橡胶层内部的部分具有曲线段。

此外，本发明还提供了一种铁路车辆转向架，包括一个摇枕、两个侧架和两个轮对，包括上述任一项所述的一体式承载鞍橡胶垫，所述上衬板与所述侧架相连接，所述承载鞍与所述轮对相连接。

本发明所提出的一体式承载鞍橡胶垫，将现有的轴箱橡胶垫的下衬板去掉，保留上衬板和橡胶层，上衬板与橡胶层仍通过硫化作用连接为一体，去掉下衬板后将橡胶层直接与承载鞍硫化为一体，不再通过下衬板与承载鞍连接。去掉下衬板可以直接降低橡胶垫横向刚度，同时加厚橡胶层的厚度，增加其垂向扰度和减小因去掉下衬板而降低的其纵向刚度的影响。

进一步地，为满足提高或维持其纵向刚度而降低横向刚度的要求，将承载鞍的上表面设有凹凸结构，该凹凸结构的凸部和凹部沿承载鞍的纵向方向连线交错排布，使其凸出部分均布插入橡胶层内，增强橡胶层的纵向刚度。

进一步地，上衬板下表面即上衬板与橡胶层的连接面的纵向截面设置为中间一段水平直线段，水平直线段两侧分别连接两段向下倾斜的直线段，进一步增强橡胶垫的纵向刚度。

附图说明

图1为现有的轴箱橡胶垫截面示意图；

图2为本发明的一种实施例中的一体式承载鞍橡胶垫的纵向示意图；

图3为第二种实施例中一体式承载鞍橡胶垫的纵向示意图；

图4为第三种实施例中一体式承载鞍橡胶垫的纵向示意图。

图1中的附图标记为：

1上衬板；2下衬板；3橡胶层。

图2和图3中的附图标记为：

10上衬板；20橡胶层；30承载鞍；40螺套；50导线；11上衬板下表面；12通孔；21侧面；31承载鞍上表面；311凸部；312凹部；水平直线段314；折线段313。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图2，图2为本发明的一种实施例中的一体式承载鞍橡胶垫的示意图。

本发明所提供的一体式承载鞍橡胶垫从上至下依次排布有上衬板10，橡胶层20，承载鞍30，其中上衬板10与橡胶层20通过硫化作用成为一体结构，而橡胶层20直接与承载鞍30通过硫化工艺成型为一体式结构。

与现有技术中具有下衬板的橡胶垫相比，本发明中直接将橡胶层20直接与承载鞍30通过硫化工艺成型为一体式结构，无需下衬板与承载鞍30连接，省略金属性的下衬板2可大大降低橡胶垫整体的横向刚度，提高橡胶垫与承载鞍整体的曲线通过性能，并消除了现有技术中下衬板与承载鞍之间的摩擦问题。

因上衬板10的下表面11和承载鞍30的上表面31分别与橡胶层20的上表面和下表面硫化为一体，则上衬板下表面11和承载鞍上表面31的截面形状也可分别代替表示橡胶层20的上表面和下表面。

为能够满足提高或维持纵向刚度和降低横向刚度的技术要求，去掉下衬板2后，需增加橡胶层20的厚度，同时沿承载鞍30的纵向方向，承载鞍上表面31设有凹凸结构，对应的与承载鞍上表面31相连接的橡胶层表面也为连续凹凸结构，且彼此之间互相插入配合。该结构可以使承载鞍30和橡胶层20纵向方向连接更加牢固，同时承载鞍30的每每相邻的两段波谷即凹部312之间的金属段即凸部311伸入到橡胶层20内，可以增加橡胶层20的纵向刚度的同时而不影响其横向刚度。

上述凹凸结构沿纵向方向连续设有交错排布的凸部311和凹部312，如图3和图4所示，图3和图4中分别示出了凹凸结构的两种不同结构。

如图3所示，在第一种具体实施方式中，凹凸结构包括位于中间的水平直线段，以及分别连接于所述水平直线段两侧并且向下倾斜的两直线段。如图2和图3所示，上衬板下表面11的凹凸结构的纵向截面形状为中间一段水平直线段111，水平直线段两侧分别连接两段向下倾斜的直线段112。两段向下倾斜的直线段112形成的坡度可使上衬板10与橡胶层20的纵向连接更加牢固，并进一步增强橡胶垫的纵向强度。

相应地，承载鞍上表面的凸部311也为直线段，凹部312为向下倾斜的直线段。

如图4所示，在第二种具体实施方式中，凹凸结构包括位于中间的水平直线段和位于水平直线段两侧的折线段，折线段具有至少两条首尾相接的直线段。以设置在承载鞍30上表面的凹凸结构为例，承载鞍30上表面的凹凸结构包括水平直线段314，水平直线段314两侧具有两段连续的折线段313。

当然，凹凸结构还可以为波浪形或锯齿形。

凹凸结构可使橡胶层20形成中间较厚，两边较薄的形状，可满足橡胶层20的中间受力部分垂向扰度较大。且当受到冲击载荷时，橡胶层可沿纵向中心向两侧摇晃摆动时，增强其减震效果，同时为进一步优化橡胶层20沿纵向中心向两侧摇晃摆动的效果，可将橡胶层20的侧面21设为向内凹陷的小圆弧。

当然除此之外，上衬板下表面11即上衬板10和橡胶层20的连接面也可设为其他形式，如平面、外圆弧型或连续小波浪形，需要指出的是，相对而言类似上述结构效果更佳且制造简单。

同时，橡胶层20厚度的增加，也有利于增强其垂向扰度，提高低动力性能，本实施例中所指橡胶层20的厚度为其中间厚度。如现有的橡胶垫橡胶层03厚度为17mm时，其垂向扰度仅为0.5mm，本实施例中将橡胶层20厚度增加为34mm时，其垂向扰度增加为1mm，而橡胶垫与承载鞍整体部位重量降低约6kg。当然橡胶层20的厚度不限于34mm,本发明中将橡胶层20的厚度优选为30～40mm。

为防止车辆与地面之间的电位差给站在地面的车辆操作人员带来人身伤害，需要将车辆上所附带的静电荷通过导电导体从车轮传导至地轨上，因此连接车辆的侧架和轮对的一体式承载鞍橡胶垫需具有导电性能。由于上衬板10和承载鞍30均为金属件，可以作为导电介质，但上衬板10和承载鞍30中间间隔有橡胶层20，为非导电介质，因此需将上衬板10和承载鞍30通过导电装置连接起来。

本发明中的一体式承载鞍橡胶垫的导电装置可以包括导电线50，导电线50的上端部连接上衬板10，下端部穿过橡胶层20连接承载鞍30，从而实现上衬板10的静电荷传递至承载鞍30，进而传递至地面。其中螺套40为导电金属件，导电线50可选为铜导线。

具体地，导电装置还可以进一步包括螺套40，上衬板10设有通孔12，螺套40可通过过盈配合或螺纹配合嵌入在通孔12的上端部位，螺套40可伸出上衬板10的上表面一部分或不凸出上衬板10的上表面。导电线50的端头部分螺接于螺套40的内部，导电线50的末端依次穿过通孔12和橡胶层20的内部，直至导电线50的末端与承载鞍30相连接。导电线50与承载鞍30的连接方式可以选为粘结在承载鞍30上表面31或嵌入在承载鞍30的小孔内。导电线排布在一体式承载鞍橡胶垫内部可起到保护导电线50的作用。

需要指出的是，由于车辆在运行过程中，橡胶层20会发生挤压或晃动等形体变形，为保证导电线50的使用寿命，位于橡胶层20内导电线部分呈曲线排布。

本发明还提出了一种包括上述的一体式承载鞍橡胶垫的铁路车辆转向架。该转向架可以为三大件式转向架，其包括一个摇枕，两个侧架和两个轮对，其中摇枕与侧架相连接，一体式承载鞍橡胶垫将侧架和轮对连接起来。其中一体式承载鞍橡胶垫的上衬板10与侧架相连接，上衬板10上表面可设有凸台或通过销孔结构与侧架相应部位实现配合定位，一体式承载鞍橡胶垫的承载鞍30与两个轮对相连接连接，每对轮对的轮轴的两端设有一组或一个轴承，每组或每个轴承上坐落有一个一体式承载鞍橡胶垫，通过一体式承载鞍橡胶垫的导电装置，实现转向架的导电性能。

以上对本发明所提供的一种铁路车辆转向架及其一体式承载鞍橡胶垫进行了详细介绍。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方法及其核心思想。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。