转弯半径为25米的新型地铁非动力转向架的制作方法

本发明属于轨道车辆非动力转向架装置领域，具体涉及一种转弯半径为25米的新型地铁非动力转向架。

背景技术：

轨道车辆普遍通过其转向架将轮对与车体连接，其所能通过的最小弯道半径称为最小通过曲线半径。城市地铁是一种弯道较多的轨道车辆，其最小曲线半径主要受到应力载荷指标和转向架的轮对间距指标两个因素共同影响。在转向架的应力载荷给定的前提下，最小通过曲线半径与转向架的前后轮对间距成正比，因此，在转向架的应力载荷给定的前提下，结构越紧密的转向架，其所能通过的曲线半径越小，列车的弯道机动性也就越高。

现有地铁非动力转向架的最小曲线半径通常大于80m，其承重载荷的核心结构为：摇枕位于转向架的几何中心，摇枕的下方通过二系空气弹簧与转向架的侧梁连接，摇枕的上方直接与车体底架连接。车体的重量载荷顺次通过摇枕和二系空气弹簧传递至转向架的侧梁上，再通过转向架的分散传递至前、后两个轮对。

目前，为了适应城市轨道交通的发展需求，需要新设计一款承重载荷大于10.5t，且最小曲线半径为25m的新型地铁车辆。依据车辆定距、空气簧横向跨距以及25m弯道半径等参数进行联合理论计算，所求解出计算出转向架与车体的转角最大为15.4度，其对应的一系空气簧的最大变位需要达到260mm。然而，现有技术无法生产符合上述技术指标的一系空气簧，因此使得这一方案无法实施。

为此，如何设计一款同时符合25m最小弯道半径和10.5t承重载荷两个指标参数的新型地铁非动力转向架，已成为设计人员亟待攻克的技术难题。

技术实现要素：

为了解决现有地铁车辆的非动力转向架多采用摇枕与二系空气弹簧连接的结构形式，而现有的生产技术无法制造最大变位需要达到260mm且承重载荷大于10.5t的一系空气簧，致使承重载荷大于10.5t，且最小曲线半径为25m的新型地铁车辆的设计方案无法成立的技术问题，本发明提供一种转弯半径为25米的新型地铁非动力转向架。

本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：

转弯半径为25米的新型地铁非动力转向架，其包括基础构架、带轴承座的摇枕、承载轴承、两个空气弹簧、两个非动力轮对组成、两个牵引拉杆、抗侧滚扭杆机构、两个垂向减震器、八个圆锥橡胶弹簧、横向减震器和四个制动器；所述基础构架包括厢式中心横梁、两个双翼展状厢式侧梁和两个管状横梁，两个双翼展状厢式侧梁彼此平行布置，厢式中心横梁的两端分别固连于一个对应的双翼展状厢式侧梁的中段，两个管状横梁平行布置于厢式中心横梁的两侧，并且每个管状横梁的两端均分别与一个双翼展状厢式侧梁的对应端部固连；厢式中心横梁、两个双翼展状厢式侧梁和两个管状横梁五者共同构成一个日字形的矩形框架；

所述承载轴承固连于带轴承座的摇枕的中心，带轴承座的摇枕的两端分别通过一个空气弹簧固连于一个对应的双翼展状厢式侧梁的中心；所述非动力轮对组成为轴箱外置式非动力轮对，其每个轮对外侧的外置轴箱上均设有两个圆锥形的弹簧座，每一个轴箱弹簧座均通过一个对应的圆锥橡胶弹簧固连于双翼展状厢式侧梁下方；

两个垂向减震器的上端轴连于带轴承座的摇枕下端面的对角线两端，垂向减震器的下端分别轴连于一个对应的双翼展状厢式侧梁的端部外侧壁上；牵引拉杆的一端轴连于双翼展状厢式侧梁的外侧壁上，牵引拉杆的另一端轴连于带轴承座的摇枕下端面的另一条对角线的两端；每个管状横梁均通过两个制动器座与一个对应的制动器固连；抗侧滚扭杆机构的中部连杆轴连于厢式中心横梁的下端面侧方，抗侧滚扭杆机构的两个竖直连杆均沿厢式中心横梁的侧壁向上布置；厢式中心横梁中部设有矩形的摇枕定位插座窗口，厢式中心横梁底部的摇枕定位插座窗口的窗口边缘设有横梁减震器定位座；带轴承座的摇枕的下端面中部设有摇枕定位插座，摇枕定位插座的下端侧壁上设有摇枕横向减震器定位座，横向减震器的两端分别与摇枕横向减震器定位座以及横梁减震器定位座轴连；所述摇枕定位插座插入摇枕定位插座窗口内部。

所述双翼展状厢式侧梁包括一体成型的中段侧梁、两个圆弧段侧梁和两个翼状侧梁段，两个翼状侧梁段彼此共线，中段侧梁的两端分别通过一个圆弧段侧梁与对应的一个翼状侧梁段连接；中段侧梁的中心设有空气弹簧安装座，空气弹簧固连于空气弹簧安装座内；所述翼状侧梁段下端面的两端分别设有一个一系弹簧座，每个圆锥橡胶弹簧的上端均固连于一个一系弹簧座内；中段侧梁端部外侧壁的右侧设有一个侧梁垂向减震器安装座，位于两个中段侧梁上的两个侧梁垂向减震器安装座以厢式中心横梁的中心轴为旋转轴，彼此按180度的圆周角分布；垂向减震器的下端与侧梁垂向减震器安装座轴连；位于中段侧梁的右侧的翼状侧梁段的右端设有侧梁牵引拉杆安装座，位于两个中段侧梁上的两个侧梁牵引拉杆安装座以厢式中心横梁的中心轴为旋转轴，彼此按180度的圆周角分布；每个牵引拉杆的一端均与一个对应的侧梁牵引拉杆安装座轴连。

所述两个牵引拉杆以厢式中心横梁的中心为旋转中心，彼此成字母z字形分布。

所述带轴承座的摇枕是一体成型的双翼展板状箱体，双翼展板状箱体的中部的厚度是其两端的翼展部分的厚度的两倍；双翼展板状箱体中部的上端面设有环状的摇枕轴承安装座，板状箱体下端面中部垂直设有上下贯通的摇枕定位插座，摇枕定位插座的下端侧壁上设有摇枕横向减震器定位座；双翼展板状箱体两端的翼展部分下端面设有摇枕空气弹簧安装座，带轴承座的摇枕的两端分别通过一个空气弹簧与一个对应的摇枕空气弹簧安装座固定连接。

所述带轴承座的摇枕的每一个翼展部分的端部均设有一个摇枕牵引拉杆安装座和一个摇枕垂向减震器安装座，所述两个摇枕牵引拉杆安装座位于摇枕的一条对角线的两端，两个摇枕垂向减震器安装座则位于摇枕的另外一条对角线的两端；两个摇枕垂向减震器安装座的间距与侧梁垂向减震器安装座的间距相同，摇枕垂向减震器安装座在竖直方向上与一个侧梁垂向减震器安装座相对应；所述双翼展板状箱体的中部的一个外侧壁上设有两个抗侧滚扭杆机构中部连杆轴座，抗侧滚扭杆机构的中部连杆顺次穿过两个抗侧滚扭杆机构中部连杆轴座，并轴连于厢式中心横梁的下端面侧方，抗侧滚扭杆机构的两个竖直连杆均竖直向上并与车体底架轴连。

所述承载轴承包括轴承外环、轴承内环、润滑装置和四个半环型轴承座，轴承外环与轴承内环同轴转动连接，润滑装置通过多条注油管与轴承内环内径上均布的多个注油孔连接；每两个同心设置的半环型轴承座共同构成一层轴承支座机构，两层轴承支座机构同轴固连；轴承外环的上端面与车体底架固连，轴承内环的下端面顺次通过两层轴承支座机构与摇枕轴承安装座同轴固连。

所述每一个非动力轮对组成均包括轮轴、两个轮对、齿轮箱、牵引电机和两个外置轴箱，两个轮对同轴固连于轮轴的两侧，两个外置轴箱分别固连于轮轴的一个端部。

本发明的有益效果是：该转弯半径为25米的新型地铁非动力转向架，其厢式中心横梁、两个双翼展状厢式侧梁和两个管状横梁五者共同构成一个日字形的矩形框架；该框架结构较现有的转向架结构更加易于生产和装配，有助于在确保相同结构强度的前提下节约钢板材料、减轻整体重量、减少焊缝数量和焊接工序并提高生产效率，提高经济效益。

空气弹簧用于承载摇枕所传递的车厢重量并从而替代旧有的吸收和缓冲颠簸振动；同时，承载轴承也用于替代旧有的一系空气弹簧，并起到承载车厢重量和满足转向架与车体的转角设计需求的作用。该新设计方案可以使本发明的转弯半径为25米的新型地铁非动力转向架完全符合承重载荷大于10.5t，且最小曲线半径为25m地铁车辆最新设计需求。使该新型转向架与车体的转角最大为15.4度，并令承载轴承的最大变位需要达到260mm。

沿矩形摇枕结构的对角线分别布置的两个牵引拉杆和两个垂向减震器整体配合使用，可以分别从垂向和纵向两个方向维度上最大化地削减转向架的振动和蛇形摆动效果；抗侧滚扭杆机构和横向减震器则围绕转向架整体几何中心平衡和抑制列车的左右摇晃、左右窜动和侧滚运动。

八个圆锥橡胶弹簧的上端均固连于一个对应的一系弹簧座内，该设计使得作为轮轴端部与基础构架的承力点从双翼展状厢式侧梁的两个远端更改为将承力点作用在翼状侧梁段的下端，从而有效缩短了前、后轮对之间间距，进而缩小了该新型转向架的最小曲线半径。

摇枕定位插座插入摇枕定位插座窗口内部，使其二者得以实现快速精确定位，从而有助于提高生产组装效率。

将该制动器座的位置由旧有的厢式中心横梁侧壁改为固定在管状横梁上，有助于减少厢式中心横梁制造难度和改善转向架的布局难度，并使制动器的安装位置更加便于检查和日常维护。

此外该转弯半径为25米的新型地铁非动力转向架还具有结构简单实用，成本低廉，便于批量生产等优点。

附图说明

图1是本发明转弯半径为25米的新型地铁非动力转向架的立体结构示意图；

图2是图1的爆炸装配示意图；

图3是本发明承载轴承的立体结构示意图；

图4是图3的爆炸装配示意图；

图5是本发明带轴承座的摇枕的立体结构示意图；

图6是本发明带轴承座的摇枕在另一翻转视角下的立体结构示意图；

图7是本发明承载轴承与带轴承座的摇枕的立体装配示意图；

图8是图7的主视图；

图9是不包括两个非动力轮对组成、八个圆锥橡胶弹簧以及四个制动器的本发明转弯半径为25米的新型地铁非动力转向架的立体结构示意图；

图10是不包括两个非动力轮对组成、八个圆锥橡胶弹簧以及四个制动器的本发明转弯半径为25米的新型地铁非动力转向架在另一翻转视角下的立体结构示意图；

图11是图9的爆炸装配示意图；

图12是本发明基础构架的立体结构示意图；

图13是本发明基础构架分别与两个牵引拉杆、抗侧滚扭杆机构、两个垂向减震器以及八个圆锥橡胶弹簧的装配关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

如图1至图13所示，本发明转弯半径为25米的新型地铁非动力转向架包括基础构架、带轴承座的摇枕1、承载轴承2、两个空气弹簧3、两个非动力轮对组成4、两个牵引拉杆8、抗侧滚扭杆机构9、两个垂向减震器10、八个圆锥橡胶弹簧11、横向减震器12和四个制动器13；基础构架包括厢式中心横梁5、两个双翼展状厢式侧梁6和两个管状横梁7，两个双翼展状厢式侧梁6彼此平行布置，厢式中心横梁5的两端分别固连于一个对应的双翼展状厢式侧梁6的中段，两个管状横梁7平行布置于厢式中心横梁5的两侧，并且每个管状横梁7的两端均分别与一个双翼展状厢式侧梁6的对应端部固连；如图12所示，厢式中心横梁5、两个双翼展状厢式侧梁6和两个管状横梁7五者共同构成一个日字形的矩形框架；该厢式框架结构较现有的转向架结构更加易于生产和装配，有助于在确保相同结构强度的前提下节约钢板材料、减轻整体重量、减少焊缝数量和焊接工序并提高生产效率，提高经济效益。

如图3和图4所示，承载轴承2固连于带轴承座的摇枕1的中心，带轴承座的摇枕1的两端分别通过一个空气弹簧3固连于一个对应的双翼展状厢式侧梁6的中心，空气弹簧3用于承载摇枕1所传递的车厢重量并从而替代旧有的吸收和缓冲颠簸振动；同时，承载轴承2也用于替代旧有的一系空气弹簧，并起到承载车厢重量和满足转向架与车体的转角设计需求的作用。该新设计方案可以使本发明的转弯半径为25米的新型地铁非动力转向架完全符合承重载荷大于10.5t，且最小曲线半径为25m地铁车辆最新设计需求。使该新型转向架与车体的转角最大为15.4度，并令承载轴承2的最大变位需要达到260mm。

非动力轮对组成4为轴箱外置式非动力轮对，其每个轮对外侧的外置轴箱上均设有两个圆锥形的弹簧座4-1，每一个轴箱弹簧座4-1均通过一个对应的圆锥橡胶弹簧11固连于双翼展状厢式侧梁6下方；

两个垂向减震器10的上端轴连于带轴承座的摇枕1下端面的对角线两端，垂向减震器10的下端分别轴连于一个对应的双翼展状厢式侧梁6的端部外侧壁上；牵引拉杆8的一端轴连于双翼展状厢式侧梁6的外侧壁上，牵引拉杆8的另一端轴连于带轴承座的摇枕1下端面的另一条对角线的两端；每个管状横梁7均通过两个制动器座7-1与一个对应的制动器13固连；将该制动器座7-1的位置由旧有的厢式中心横梁5侧壁改为固定在管状横梁7上，有助于减少厢式中心横梁5制造难度和改善转向架的布局难度，并使制动器13的安装位置更加便于检查和日常维护。抗侧滚扭杆机构9的中部连杆轴连于厢式中心横梁5的下端面侧方，抗侧滚扭杆机构9的两个竖直连杆均沿厢式中心横梁5的侧壁向上布置；厢式中心横梁5中部设有矩形的摇枕定位插座窗口5-1，厢式中心横梁5底部的摇枕定位插座窗口5-1的窗口边缘设有横梁减震器定位座5-1-1；带轴承座的摇枕1的下端面中部设有摇枕定位插座1-3，摇枕定位插座1-3的下端侧壁上设有摇枕横向减震器定位座1-3-1，横向减震器12的两端分别与摇枕横向减震器定位座1-3-1以及横梁减震器定位座5-1-1轴连。摇枕定位插座1-3插入摇枕定位插座窗口5-1内部，该设计使得带轴承座的摇枕1和厢式中心横梁5二者得以实现快速精确定位，从而提高生产组装效率。

如图12所示，双翼展状厢式侧梁6包括一体成型的中段侧梁6-1、两个圆弧段侧梁和两个翼状侧梁段6-2，两个翼状侧梁段6-2彼此共线，中段侧梁6-1的两端分别通过一个圆弧段侧梁与对应的一个翼状侧梁段6-2连接；中段侧梁6-1的中心设有空气弹簧安装座，空气弹簧3固连于空气弹簧安装座内；翼状侧梁段6-2下端面的两端分别设有一个一系弹簧座6-5，每个圆锥橡胶弹簧11的上端均固连于一个一系弹簧座6-5内，该设计使得作为轮轴端部与基础构架的承力点从双翼展状厢式侧梁6的两个远端更改为将承力点作用在翼状侧梁段6-2的下端，从而有效缩短了前、后轮对之间间距，进而缩小了该新型转向架的最小曲线半径。

中段侧梁6-1端部外侧壁的右侧设有一个侧梁垂向减震器安装座6-7，位于两个中段侧梁6-1上的两个侧梁垂向减震器安装座6-7以厢式中心横梁5的中心轴为旋转轴，彼此按180度的圆周角分布；垂向减震器10的下端与侧梁垂向减震器安装座6-7轴连；位于中段侧梁6-1的右侧的翼状侧梁段6-2的右端设有侧梁牵引拉杆安装座6-4，位于两个中段侧梁6-1上的两个侧梁牵引拉杆安装座6-4以厢式中心横梁5的中心轴为旋转轴，彼此按180度的圆周角分布；每个牵引拉杆8的一端均与一个对应的侧梁牵引拉杆安装座6-4轴连。

带轴承座的摇枕1是一体成型的双翼展板状箱体，双翼展板状箱体的中部的厚度是其两端的翼展部分的厚度的两倍；该翼展部分的设计为空气弹簧3预留足够的安装空间。双翼展板状箱体中部的上端面设有环状的摇枕轴承安装座1-1，板状箱体下端面中部垂直设有上下贯通的摇枕定位插座1-3，摇枕定位插座1-3的下端侧壁上设有摇枕横向减震器定位座1-3-1；双翼展板状箱体两端的翼展部分下端面设有摇枕空气弹簧安装座1-4，带轴承座的摇枕1的两端分别通过一个空气弹簧3与一个对应的摇枕空气弹簧安装座1-4固定连接。

带轴承座的摇枕1的每一个翼展部分的端部均设有一个摇枕牵引拉杆安装座1-6和一个摇枕垂向减震器安装座1-7，两个摇枕牵引拉杆安装座1-6位于摇枕1的一条对角线的两端，两个摇枕垂向减震器安装座1-7则位于摇枕1的另外一条对角线的两端；两个摇枕垂向减震器安装座1-7的间距与侧梁垂向减震器安装座6-7的间距相同，摇枕垂向减震器安装座1-7在竖直方向上与一个侧梁垂向减震器安装座6-7相对应；

双翼展板状箱体的中部的一个外侧壁上设有两个抗侧滚扭杆机构中部连杆轴座1-5，抗侧滚扭杆机构9的中部连杆顺次穿过两个抗侧滚扭杆机构中部连杆轴座1-5，并轴连于厢式中心横梁5的下端面侧方，抗侧滚扭杆机构9的两个竖直连杆均竖直向上并与车体底架轴连。

承载轴承2包括轴承外环2-1、轴承内环2-2、润滑装置2-3和四个半环型轴承座2-4，轴承外环2-1与轴承内环2-2同轴转动连接，润滑装置2-3通过多条注油管与轴承内环2-2内径上均布的多个注油孔连接；每两个同心设置的半环型轴承座2-4共同构成一层轴承支座机构，两层轴承支座机构同轴固连；轴承外环2-1的上端面与车体底架固连，轴承内环2-2的下端面顺次通过两层轴承支座机构与摇枕轴承安装座1-1同轴固连。润滑装置2-3通过自动伺服机构与润滑油储罐连接，并按固定的周期自动实现定量注油润滑作业。

两个牵引拉杆8以厢式中心横梁5的中心为旋转中心，彼此成字母z字形分布。

每一个非动力轮对组成4均包括轮轴、两个轮对和两个外置轴箱，两个轮对同轴固连于轮轴的两侧，两个外置轴箱分别固连于轮轴的一个端部。