一种轨道车辆的转向架及其轴箱橡胶垫的制作方法

文档序号:13438769
一种轨道车辆的转向架及其轴箱橡胶垫的制作方法
本实用新型涉及轨道车辆转向架技术领域,特别涉及一种轨道车辆的转向架及其轴箱橡胶垫。

背景技术:
铁路货车一般包括车体、转向架、制动装置、车钩缓冲装置等部件。其中,转向架的作用是支承车体、引导车辆沿轨道行驶并承受来自车体及线路的各种载荷。铁路货车上最常见的转向架是二轴铸钢三大件式转向架,由一个摇枕、两个侧架、两个轮对、弹簧减振装置和制动装置等组成。如图1所示,图1为现有技术中轨道车辆转向架侧架的结构示意图。为了提高货车的动力学性能,减小轮轨间的冲击载荷和车辆的振动,在转向架的侧架1'与承载鞍2'之间加装一个轴箱橡胶垫3',轴箱橡胶垫3'是一个在上下金属板(称为上下衬板)间硫化一层橡胶的部件。在车辆运行过程中,由于轮对在水平面内受到轨道的作用力,而轴箱橡胶垫3'的弹性作用使得该作用得到一定程度的缓冲,从而减小了该作用力,以实现轮对与侧架1'之间的弹性定位。同时,轴箱橡胶垫3'在车辆横向、纵向、竖向均具有一定的变形能力,可以为轮对提供一定的横向、纵向和竖向刚度,从而减小轮轨间的冲击载荷和车辆的振动、改善车辆的动力学性能、减轻磨耗。目前,常用的轴箱橡胶垫包括以下三种结构,如图2-4所示,其中,图2为现有技术中平板型橡胶垫的结构示意图;图3为现有技术中八字型橡胶垫的结构示意图;图4为现有技术中三层橡胶垫的结构示意图。如图2所示,该轴箱橡胶垫3'的上下衬板为平板型,中间硫化一层橡胶。由于该轴箱橡胶垫3'的纵向和横向的刚度总是相等,无法根据车辆的动力学性能需要及时调整,因此,该轴箱橡胶垫3'改善车辆动力性能的效果不好。如图3所示,该轴箱橡胶垫3'的上下衬板均为“八”字型,二者之间硫化一层同形状的橡胶。该轴箱橡胶垫3'的顶面由三个面构成,相匹配的侧架1'导框顶面也需要同样的三个面,要保证两者接触良好,需对侧架1'导框顶面进行加工,导致成本较高。如图4所示,该轴箱橡胶垫3'由三块橡胶垫组合而成,以实现转向架对轴箱橡胶垫3'纵向、横向刚度的不同要求。但是该轴箱橡胶垫3'结构复杂,制造成本高,组装和拆卸均不方便。另外,上述三种轴箱橡胶垫3'中均不具有阻尼装置,无法快速衰减轮对与侧架1'之间的振动,导致车辆高速运行时,易产生轮对蛇行,尤其是重车工况。且采用上述三种轴箱橡胶垫3'的转向架中,轮对与侧架1'之间的竖向力也由该轴箱橡胶垫3'承担,因此,轴箱橡胶垫3'的尺寸较大,导致承载鞍2'的尺寸和重量均较大。有鉴于此,如何提供一种能够满足轨道车辆转向架对轴箱橡胶垫的纵向和横向刚度的不同要求,以使该轴箱橡胶垫具有良好的减振效果,是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素:
为解决上述技术问题,本实用新型的目的为提供一种轨道车辆转向架的轴箱橡胶垫,位于侧架的侧架导框内,且其沿竖向的两端分别与侧架和承载鞍连接,所述轴箱橡胶垫包括位于侧架导框内纵向两端的第一橡胶垫、位于侧架导框内横向两端的第二橡胶垫,所述第一橡胶垫的端面朝向纵向,所述第二橡胶垫的端面朝向横向;所述第一橡胶垫与所述第二橡胶垫均具有橡胶层。轨道车辆运行过程中,受到横向力与纵向力,由于第二橡胶垫的橡胶层沿横向具有一定的抗剪切变形能力,第一橡胶垫的橡胶层沿纵向具有一定的抗剪切变形能力,使得该轴箱橡胶垫能够缓冲轨道车辆所受到的横向力和纵向力,从而提高轮对的横向和纵向刚度,提高轨道车辆的运行稳定性。同时,本实用新型中,通过改变第一橡胶垫与第二橡胶垫内部橡胶层的形状、厚度等参数,能够使得第一橡胶垫与第二橡胶垫具有不同的刚度,从而使得该轴箱橡胶垫具有不同的纵向刚度和横向刚度,能够缓冲大小不同的横向力和纵向力。因此,能够根据轨道车辆动力学性能的需求,调整第一橡胶垫和第二橡胶垫的刚度,从而使得该轴箱橡胶垫具有良好的减振效果。可选地,包括两块所述第一橡胶垫和四块所述第二橡胶垫,且两所述第一橡胶垫沿横向的两端分别与对应的所述第二橡胶垫固定,相互固定的一块所述第一橡胶垫和两块所述第二橡胶垫形成一体式橡胶垫单元,两所述橡胶垫单元位于侧架导框的纵向两端。可选地,还包括位于承载鞍顶面与侧架的导框顶面之间的水平摩擦板,所述摩擦板能够与承载鞍顶面和/或导框顶面形成摩擦副。可选地,所述摩擦板具有若干第一安装孔,导框顶面开设有与所述第一安装孔对应的第二安装孔,定位销与所述第一安装孔和所述第二安装孔过盈配合,以使所述摩擦板固定于导框顶面,并与承载鞍顶面形成摩擦副;或者,承载鞍顶面开设有与所述第一安装孔对应的第三安装孔,定位销与所述第一安装孔和所述第三安装孔过盈配合,以使所述摩擦板固定于承载鞍顶面,并与导框顶面形成摩擦副。可选地,还包括与侧架连接的顶衬板,所述顶衬板为金属板,两所述橡胶垫单元分别固定于所述顶衬板沿纵向的两端;所述第一橡胶垫与所述第二橡胶垫均与承载鞍连接。可选地,所述顶衬板沿横向的两端具有竖向延伸的挡边,所述顶衬板通过两所述挡边与侧架横向相连。可选地,所述顶衬板与承载鞍顶面之间具有水平摩擦板,所述摩擦板能够与承载鞍顶面和/或所述顶衬板形成摩擦副。可选地,所述摩擦板具有若干第一安装孔,所述顶衬板与导框顶面均开设有与所述第一安装孔对应的第二安装孔,定位销与所述第一安装孔和所述第二安装孔过盈配合,以使所述摩擦板通过所述顶衬板固定于导框顶面,并与承载鞍顶面形成摩擦副;或者,承载鞍顶面开设有与所述第一安装孔对应的第三安装孔,定位销与所述第一安装孔和所述第三安装孔过盈配合,以使所述摩擦板固定于承载鞍顶面,并与所述顶衬板形成摩擦副。可选地,所述摩擦板为尼龙板、高分子非金属板或金属板;所述摩擦板为高分子非金属板时,其厚度为8mm~15mm,所述摩擦板和与其形成摩擦副的金属部件之间的摩擦系数为0.2~0.3,所述摩擦板为金属板时,厚度为2mm~8mm。可选地,所述摩擦板形成摩擦副的端面开设有收集槽,所述收集槽为横向延伸的通槽。可选地,所述第一橡胶垫的刚度为6kN/mm~12kN/mm,所述第二橡胶垫的刚度为3kN/mm~8kN/mm,且所述第一橡胶垫的刚度不小于所述第二橡胶垫的刚度。另外,本实用新型还提供一种轨道车辆的转向架,包括侧架、承载鞍及位于二者之间的轴箱橡胶垫,其中,所述轴箱橡胶垫为以上所述的轴箱橡胶垫。可选地,所述承载鞍沿纵向的两端分别具有C型安装槽,所述安装槽的底面为所述承载鞍的纵向端面,两侧面为所述承载鞍的横向端面;所述第一橡胶垫与对应的所述纵向端面接触,以使所述轴箱橡胶垫与所述承载鞍纵向相连,所述第二橡胶垫与对应的横向端面接触,以使所述轴箱橡胶垫与所述承载鞍横向相连。附图说明图1为现有技术中轨道车辆转向架侧架的结构示意图;图2为现有技术中平板型橡胶垫的结构示意图;图3为现有技术中八字型橡胶垫的结构示意图;图4为现有技术中三层橡胶垫的结构示意图;图5为本实用新型所提供轴箱橡胶垫安装于侧架与承载鞍之间的爆炸图;图6为图5中轴箱橡胶垫与承载鞍配合的剖视图;图7为图5中轴箱橡胶垫与承载鞍配合的爆炸图;图8为图7中轴箱橡胶垫去掉摩擦板的结构示意图;图9为图7中承载鞍的结构示意图。图1-4中:1'侧架、2'承载鞍、3'轴箱橡胶垫。图2-9中:1侧架、11小导台;2承载鞍、21承载鞍顶面、211第三安装孔、22纵向端面、23横向断面、24支腿、25安装槽;3轴箱橡胶垫、31第一橡胶垫、32第二橡胶垫、33顶衬板、331挡边、34摩擦板、341第一安装孔、342收集槽、35定位销、36橡胶层。具体实施方式为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案,下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。请参考附图5-9,其中,图5为本实用新型所提供轴箱橡胶垫安装于侧架与承载鞍之间的爆炸图;图6为图5中轴箱橡胶垫与承载鞍配合的剖视图;图7为图5中轴箱橡胶垫与承载鞍配合的爆炸图;图8为图7中轴箱橡胶垫去掉摩擦板的结构示意图;图9为图7中承载鞍的结构示意图。需要说明的是,本文中提到的“纵向”、“横向”、“竖向”等方位词是以轨道车辆的行驶方向为基准定义的。其中,“纵向”指的是转向架所在平面内与轨道车辆行驶方向相同的方向,如图5-9所示的左右方向;“横向”指的是转向架所在平面内与轨道车辆行驶方向垂直的方向,如图5-9所示垂直于纸面的方向;“竖向”指的是垂直于转向架所在平面的方向,如图5-9所示的上下方向。可以理解,当定义基准变化时,上述各方位词所表示的方向也随之改变,因此,上述方位词不应视为对本实用新型保护范围的绝对限定。在一种具体实施例中,本实用新型提供一种轨道车辆转向架的轴箱橡胶垫3,如图5所示,该轴箱橡胶垫3位于侧架1承载鞍2之间,其中,侧架1具有侧架导框,承载鞍2位于该侧架导框内,承载鞍2底面连接用于安装车轴的轴承。轴箱橡胶垫1位于承载鞍顶面21与侧架导框顶面之间,用于实现轮对与侧架1之间的弹性定位(通过承载鞍2),并减小轮轨间的冲击载荷和车辆振动,以提高轨道车辆的动力学性能。本实施例中,结合图5、图7和图8,轴箱橡胶垫1沿竖向的两端分别与侧架1和承载鞍2连接,该轴箱橡胶垫1包括位于转向架纵向两端的第一橡胶垫31和位于转向架横向两端的第二橡胶垫32,且第一橡胶垫31与第二橡胶垫32内部均具有橡胶层36。轨道车辆运行过程中,受到横向力与纵向力,由于第二橡胶垫32的橡胶层36沿横向具有一定的抗剪切变形能力,第一橡胶垫31的橡胶层36沿纵向具有一定的抗剪切变形能力,使得该轴箱橡胶垫3能够缓冲轨道车辆所受到的横向力和纵向力,从而提高轮对的横向和纵向刚度,提高轨道车辆的运行稳定性。同时,本实用新型中,通过改变第一橡胶垫31与第二橡胶垫32内部橡胶层36的形状、厚度等参数,能够使得第一橡胶垫31与第二橡胶垫32具有不同的刚度,从而使得该轴箱橡胶垫3具有不同的纵向刚度和横向刚度,能够缓冲大小不同的横向力和纵向力。因此,能够根据轨道车辆动力学性能的需求,调整第一橡胶垫31和第二橡胶垫32的刚度,从而使得该轴箱橡胶垫3具有良好的减振效果。具体地,如图8所示,该轴箱橡胶垫3包括两块第一橡胶垫31和四块第二橡胶垫32,且两第一橡胶垫31沿横向的两端分别连接有第二橡胶垫32,以使位于纵向两端的一块第一橡胶垫31和两块第二橡胶垫32连接为一体,形成两个C型橡胶垫单元,且该橡胶单元的上端与下端分别与侧架1和承载鞍2固定。如此设置,当该轴箱橡胶垫3包括两个整体结构的橡胶垫单元,其与侧架1和承载鞍2固定时,所需要的连接结构较少,从而简化轴箱橡胶垫3的结构,并合理利用侧架1与承载鞍2之间的空间。进一步地,如图8所示,该轴箱橡胶垫3还包括与侧架1连接的顶衬板33,两橡胶垫单元分别固定于该顶衬板33沿纵向的两端,从而使得两橡胶垫单元通过顶衬板33连接为一体,且该顶衬板33为金属板。同时,第二橡胶垫32、第一橡胶垫31均与承载鞍2连接。如此设置,本实施例中,一体结构的轴箱橡胶垫3安装于侧架1与承载鞍2之间时,顶衬板33底面与承载鞍顶面21接触,防止顶衬板33竖向掉落。因此,本实施例中的设置方式使得轴箱橡胶垫3的竖向限位更加容易实现,从而进一步简化结构,降低成本。同时,由于顶衬板33为金属板,使得轴箱橡胶垫3为纵向和横向具有橡胶层36、顶面不具有橡胶层的结构,能够降低轴箱橡胶垫3的重量。具体地,顶衬板33可为铝合金板,此时,能够进一步降低轴箱橡胶垫3的重量。显然,本实施例中,该轴箱橡胶垫3通过其顶衬板33(轴箱橡胶垫3的上端)与侧架1连接,通过其第一橡胶垫31和第二橡胶垫32(轴箱橡胶垫3的下端)与承载鞍2连接。具体地,如图8所示,该顶衬板33沿横向的两端具有竖向延伸的挡边331,该挡边331分别与侧架1沿横向的两外壁接触,从而实现该顶衬板33与侧架1沿横向相连。图8所示的实施例中,挡边331竖向向上延伸,与导框顶面的外侧面接触,当然,该挡边331也可竖向向下延伸,此时,该挡边331与小导台11的横向外端面接触,同样能够实现顶衬板33与侧架1的横向相连。同时,轴箱橡胶垫3安装于侧架1与承载鞍2之间时,顶衬板33位于导框顶面与小导台11之间,从而实现顶衬板33与侧架1之间的纵向相连。当该轴箱橡胶垫3不包括顶衬板33时,即两橡胶垫单元分体设置,第一橡胶垫31和第二橡胶垫32通过侧架1的小导台11和设置于承载鞍2的挡块(图中未示出)实现橡胶垫单元的横向、纵向及竖向定位与连接。另一方面,如图9所示,承载鞍2具有位于横向两端和纵向两端的四个支腿24,沿横向相对的两支腿24与承载鞍2本体之间的空间为用于与侧架1及轴箱橡胶垫3连接的安装空间,且该安装空间为C型安装槽25。上述各实施例中,第一橡胶垫31与承载鞍2的两纵向端面22接触,第二橡胶垫32与承载鞍2的两横向端面23接触。由于上述承载鞍2具有纵向相背分布的两C型安装槽25,且该安装槽25的底面沿纵向分布,因此,纵向端面22为安装槽25的底面,横向端面23为安装槽25的两侧面,即轴箱橡胶垫1的第一橡胶垫31和第二橡胶垫32卡接于该安装槽25内,且卡接后,第一橡胶垫31由两安装槽25的底面限位,位于纵向同一端的第二橡胶垫32由对应的安装槽25的两侧面限位,从而实现该轴箱橡胶垫3与承载鞍2之间的横向和纵向相连。更进一步地,如图7所示,顶衬板33与承载鞍顶面21之间具有水平摩擦板34,该摩擦板34能够与承载鞍顶面21和/或顶衬板33形成摩擦副。铁路车辆运行过程中,当轮对相对于侧架1发生横向和/或纵向运动时,带动轴箱橡胶垫3的下端,即第一橡胶垫31与第二橡胶垫32随承载鞍2运动,而轴箱橡胶垫3的上端,即顶衬板33随侧架1运动,从而使得轴箱橡胶垫3的顶衬板33与第一橡胶垫31和第二橡胶垫32之间具有相对运动,橡胶层36受到剪切。此时,由于该摩擦板34能够与顶衬板33和/或承载鞍顶面21形成摩擦副,在该摩擦副的摩擦阻尼作用下,能够阻碍顶衬板33与第一橡胶垫31和第二橡胶垫32之间的相对运动,并能够使得相对运动的动能转化为摩擦板34的内能而耗散。因此,该摩擦板34能够起到衰减振动能量的作用,从而避免由于振动引起轮对蛇形运动,提高轨道车辆的运行稳定性与安全性。同时,图2-4中,轴箱橡胶垫的橡胶层全部或部分位于转向架平面内,此时,轮对与侧架1之间的竖向力也由该橡胶层承担,通常情况下,该竖向力较大,因此,为了满足承载要求,图2-4所示的橡胶垫尺寸较大、较厚,从而使得轴箱橡胶垫的尺寸也较大。而本实用新型中轴箱橡胶垫3的橡胶层36仅设置于横向和纵向,顶衬板33并未设置橡胶层,即轮对与侧架1之间的竖向力并非由轴箱橡胶垫3的橡胶层26承受,而是通过摩擦板34承受该较大的竖向力。因此,该轴箱橡胶垫3的第一橡胶垫31和第二橡胶垫32尺寸均较小,而摩擦板34具有较高的强度和承载能力,当较大的竖向力作用于摩擦板34时,也不至于使该摩擦板34太大。因此,本实施例中的设置方式有助于减小轴箱橡胶垫3的大小和重量。同样地,当该轴箱橡胶垫3不包括顶衬板33时,该摩擦板34与导框顶面接触,并能够与该导框顶面和/或承载鞍顶面21形成摩擦副。具体地,摩擦板34具有若干第一安装孔341,顶衬板33与导框顶面均开设有与第一安装孔341对应的第二安装孔,定位销35与第一安装孔341和第二安装孔过盈配合,以使摩擦板34通过定位销35与顶衬板33和导框顶面固定,即摩擦板34与侧架固定,且摩擦板34底面与承载鞍顶面21形成摩擦副。该实施例说明书附图中未示出。或者,如图7和图9所示的实施例中,摩擦板34具有若干第一安装孔341,承载鞍顶面21开设有与第一安装孔341对应的第三安装孔211,定位销35与第一安装孔341和第三安装孔211过盈配合,以使摩擦板34通过定位销35固定于承载鞍顶面21,且摩擦板34顶面与顶衬板33形成摩擦副。因此,该摩擦板34的顶面与底面中的一者形成摩擦副,另一者与对应的部件固定。如上所述,该摩擦板34的顶面与底面可均形成摩擦副,即该摩擦板34与顶衬板33和承载鞍顶面21均不固定。但是,由于摩擦板34在顶衬板33与承载鞍顶面21之间处于自由状态,轨道车辆运行过程中,其所处的位置和状态均具有较高的不确定性,因此,本实施例中,优选将该摩擦板34的一端固定。当轴箱橡胶垫3不包括顶衬板33时,摩擦板34可直接与导框顶面固定或形成摩擦副。如图7所示,摩擦板34形成摩擦副的顶面或底面开设有横向延伸的收集槽342,且该收集槽342为通槽。轨道车辆行驶过程中,摩擦板34不断磨耗并产生碎屑,该收集槽342用于碎屑的排出,从而降低碎屑对各部件表面损伤风险。另外,上述摩擦板34可为尼龙板、高分子非金属板或金属板;且当其为高分子非金属板时,厚度为8mm~15mm,和与其形成摩擦副的金属部件(顶衬板33、导框顶面、承载鞍顶面21三者之一)之间的摩擦系数为0.2~0.3;当摩擦板34为金属板时,厚度为2mm~8mm。需要说明的是,上述摩擦板34的材料并不仅限于此,只要能够与金属部件形成摩擦副以衰减振动动能即可,例如,还可为橡胶。同样地,摩擦板34的厚度也并不仅限于此,可根据实际工况在合理的范围内任意设置。因此,本实用新型对摩擦板34的材料和厚度不作限定。上述各实施例中,第一橡胶垫31的刚度为6kN/mm~12kN/mm,第二橡胶垫32的刚度为3kN/mm~8kN/mm,且第一橡胶垫31的刚度不小于第二橡胶垫32的刚度。通常情况下,轨道车辆运行过程中,轮对与侧架1之间的纵向力大于横向力,基于此,将第一橡胶垫31的刚度设置为不小于第二橡胶垫32的刚度。当然,在实际工况中,第一橡胶垫31和第二橡胶垫32的刚度值并非仅限于此,上述刚度值仅为常见工况下的值,对于某些特殊工况,纵向刚度也可能小于横向刚度,或者二者相等。因此,本实用新型中对第一橡胶垫31和第二橡胶垫32的刚度的大小以及二者之间的关系不作限定。另外,本实用新型还提供一种轨道车辆的转向架,包括侧架1、承载鞍2及位于二者之间的轴箱橡胶垫3,其中,轴箱橡胶垫3为以上任一实施例中所述的轴箱橡胶垫3。由于该轴箱橡胶垫3具有上述技术效果,包括该轴箱橡胶垫3的转向架也应具有相应的技术效果,此处不再赘述。具体地,如图9所示,如图9所示,承载鞍2具有位于横向两端和纵向两端的四个支腿24,沿横向相对的两支腿24与承载鞍2本体之间形成C型安装槽25,且该承载鞍2具有纵向相背分布的两安装槽25。安装槽25的底面为纵向平面,两侧面沿横向分布,因此,承载鞍2的纵向端面22为安装槽25的底面,横向端面23为安装槽25的两侧面。轴箱橡胶垫1的第一橡胶垫31和第二橡胶垫32卡接于该安装槽25内,从而实现轴箱橡胶垫3与承载鞍2的连接。卡接后,第一橡胶垫31由两安装槽25的底面限位,位于纵向同一端的第二橡胶垫32由对应的安装槽25的两侧面限位。综上所述,本实用新型中轴箱橡胶垫3的特殊结构使得其能够根据轨道车辆动力学性能的需求,调整第一橡胶垫31和第二橡胶垫32的刚度,从而具有良好的减振效果,还能够衰减振动能量,从而避免由于振动引起的轮对蛇形,进一步提高轨道车辆的运行稳定性和安全性。同时,该轴箱橡胶垫3结构简单,尺寸和重量均较小,有助于空间布置和实现轻量化,并能够降低成本。以上对本实用新型所提供的一种轨道车辆的转向架及其轴箱橡胶垫均进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型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实用新型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,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以对本实用新型进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
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