一种双t型构架弹性铰接的柔性架悬直驱径向转向架的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种双T型构架弹性铰接的柔性架悬直驱径向转向架，包括转向架构架、用于定位轮对(5)的轴箱装置(4)和用于驱动轮对(5)的永磁直驱电机(3)，所述的转向架构架为具有柔性功能的双T型弹性铰接式构架，所述的永磁直驱电机(3)设有两个，每个永磁直驱电机(3)均通过三点式悬挂机构布置在转向架构架上，并各驱动一个轮对(5)。与现有技术相比，本发明具有转向架柔性功能好、适应线路扭曲能力强、簧下质量轻、运行噪声小并且具备主动径向功能等优点。
【专利说明】
一种双T型构架弹性铰接的柔性架悬直驱径向转向架
技术领域
[0001]本发明属于轨道车辆转向架技术领域，涉及一种轨道车辆柔性架悬直驱径向转向架，具体涉及一种双T型构架弹性铰接的柔性架悬直驱径向转向架。
【背景技术】
[0002]传统的转向架采用H型构架，刚性横梁，仅依靠一系垂向的柔性克服线路的扭曲，转向架适应线路扭曲的能力较差。
[0003]经检索发现，中国发明专利CN105665049B，其公开了一种铰接构架直线电机转向架，两个T型框架分别通过橡胶节点与侧梁铰接;另中国发明专利CN102975734A，其公开了一种具有中梁柔性板式结构的永磁直驱柔性转向架。
[0004]这两种形式的柔性构架，其横梁均无法承载，无法实现电机的架悬从而提高转向架的设计速度，改善转向架高速运行时的动力学性能。
[0005]永磁同步电机直驱模式国外已经有了工程化应用，对于中低速城轨车辆，国外主要采用轴悬直驱模式，而对于较高速度级的车辆，多采用架悬式。
[0006]传统转向架轮对定位刚度为兼顾稳定性，不宜设置过小，因而限制了曲线上轮对靠蠕滑力矩导向的能力，导致轮对通过曲线时存在冲角，产生轮轨磨耗和曲线“嘯叫”。
[0007]添加迫导向机构后的转向架，其曲线通过性能得到改善，但因导向机构复杂且存在磨损，因此未能显著提高转向架通过曲线时的各向性能。
【发明内容】
[0008]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种转向架柔性功能好、适应线路扭曲能力强、簧下质量轻、运行噪声小并且具备主动径向转向功能的双T型构架弹性铰接的柔性架悬直驱径向转向架。
[0009]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0010]—种双T型构架弹性铰接的柔性架悬直驱径向转向架，包括转向架构架、用于定位轮对的轴箱装置和用于驱动轮对的永磁直驱电机，所述的转向架构架为具有柔性功能的双T型弹性铰接式构架，所述的永磁直驱电机设有两个，每个永磁直驱电机均通过三点式悬挂机构设置在转向架构架上，并各驱动一个轮对。
[0011]所述的双T型弹性铰接式构架由第一T型构架和第二 T型构架通过对角设置的两个橡胶铰接关节装置连接形成，每个T型构架均由刚性连接的横梁与侧梁构成。
[0012]所述的橡胶铰接关节装置包括铰接轴、橡胶关节机构和安装座，所述的橡胶关节机构包括内铁件、橡胶层和外铁件，外铁件套设在内铁件上，二者之间设有橡胶层，安装座套设在外铁件的外侧，所述的内铁件套设在铰接轴的外侧，所述的橡胶层的轴向断面为开口相对的双U型结构，安装座两端分别设有用于固定橡胶关节机构的内端盖和外端盖，所述的外端盖密封，内端盖设有一个供铰接轴穿过的孔洞，铰接轴与该孔洞的内侧壁之间设有橡胶密封圈。
[0013]橡胶层的轴向断面为开口相对的双U型结构，因此橡胶关节无论是径向变形，还是轴向变形，总有一部分橡胶处于受压状态，从而橡胶关节具有很大的径向、轴向刚度。橡胶关节的径向，对应转向架的垂向与纵向，橡胶关节的轴向，对应转向架的横向，从而保证了两个T型构架之间的横向刚度很大。
[0014]橡胶关节的外铁件和内铁件之间的橡胶层的轴向断面为开口相对的双U型结构，使得该橡胶关节具有很大的横向刚度，保证了侧梁和横梁的连接，确保构架的安全性能。
[0015]优选地，橡胶层的轴向断面的双U型结构中的每个U型结构中部平直，两翼与中部的夹角均为100°?150°，中部轴向宽度是两翼自由端之间距离的1/2?2/3倍。
[0016]为保证橡胶铰接关节装置的径向刚度，其中部应呈平直状，且平直部分轴向宽度越长，装置的径向刚度越大;为保证橡胶铰接关节装置的轴向刚度，其两翼应与中部存在一定的夹角，在允许的角度范围内，角度越小，装置的轴向刚度越大。因此可通过调整中部平直部轴向宽度及两翼夹角，来获得优选的橡胶铰接关节装置，本发明的两翼与中部的夹角以及中部轴向宽度与两翼之间距离的比值范围能够使得所述的橡胶铰接关节装置具有很大的径向和轴向刚度，来满足转向架的承载功能要求。
[0017]优选地，所述的铰接轴设有第一端部和第二端部，且铰接轴从第一端部到第二端部渐缩，第一端部与构架的横梁连接，第二端部穿过内铁件并通过端部螺栓和端部垫圈与内铁件连接。
[0018]优选地，端部螺栓和端部垫圈之间还可以设置防松垫片。
[0019]优选地，所述的内铁件呈中空结构。起到减重作用。
[0020]优选地，所述的外铁件呈多瓣式结构，外铁件与安装座之间保证安装尺寸，使橡胶层处于预紧状态。
[0021]第一T型框架的横梁与一个橡胶铰接关节装置的铰接轴的第一自由端连接，该橡胶铰接关节装置的安装座与第二 T型框架的侧梁连接;第二 T型框架的横梁与另一个橡胶铰接关节装置的铰接轴的第一自由端连接，该橡胶铰接关节装置的安装座与第一 T型框架的侧梁连接。
[0022]本发明利用橡胶铰接关节装置偏转刚度较低的特性，实现构架的柔性。同时利用橡胶铰接关节装置的轴向、径向刚度较大的特性保证构架的承载能力及构架的抗菱刚度，因此本发明的柔性双T型构架不需要中心横梁传递载荷。
[0023]所述的三点式悬挂机构包括第一悬挂臂、第二悬挂臂、第三悬挂臂，三个悬挂臂的一端均与永磁直驱电机连接，第一悬挂臂的另一端通过弹性元件与一个T型构架的横梁弹性连接，第二悬挂臂及第三悬挂臂的另一端分别通过弹性元件与两个T型构架的侧梁弹性连接。
[0024]所述的弹性元件为橡胶关节。
[0025]永磁直驱电机的此种悬挂方式对本发明的双T型构架的柔性干涉程度较低。
[0026]所述的轴箱装置设有四个，分布在两个T型构架侧梁的四角端。
[0027]所述的轴箱装置包括轴箱、轴箱定位座和径向作动器，所述的轴箱定位座设置在转向架构架上，所述的轴箱通过一系悬挂和轴箱定位座连接在转向架上，径向动作器的两端分别连接轴箱和轴箱定位座。
[0028]本发明的轴箱装置兼顾主动径向与轮对定位功能。径向作动器安装在轴箱与轴箱定位座之间。通过曲线时，径向作动器直接推、拉轴箱，使轮对处于径向位置。
[0029]所述的一系悬挂包括液阻悬置元件，该液阻悬置元件与轴箱之间设有橡胶垫，液阻悬置元件外侧并联套设有螺旋钢弹簧。
[0030]该转向架还包括橡胶堆牵引装置，该装置与两个T型构架的横梁连接，设置在柔性双T型构架平面的中心位置，内部设有二系回转角度传感器。
[0031]每个永磁直驱电机均通过设置在其两端的空心轴六连杆机构直接驱动轮对。
[0032]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0033]转向架采用永磁直驱电机配合空心轴六连杆装置直接驱动轮对，省掉了齿轮箱，提高了驱动效率，永磁直驱电机悬挂在构架上，降低了簧下质量，利于转向架的高速运行；
[0034]转向架具有柔性功能，对扭曲线路的适应性强，提高了转向架的运行安全性；
[0035]转向架过曲线时径向作动器直接推动轴箱，使轮对处于径向位置，降低轮轨磨耗，提高转向架曲线通过性能，彻底解决传统转向架中蛇形稳定性与曲线通过性能间的矛盾；
[0036]转向架采用液阻悬置元件作为一系悬挂，能够衰减由高频小位移波磨引起的振动，降低运行过程中的高频噪声；
[0037]本发明的转向架结构简单可靠，部件可模块化生产，具有可替换性，便于制造及维护，降低了生产成本。
【附图说明】
[0038]图1为本发明的结构不意图；
[0039]图2为本发明的侧视结构示意图；
[0040]图3为本发明的柔性双T型构架的结构示意图；
[0041 ]图4为本发明的永磁直驱电机和三点式悬挂机构的结构示意图；
[0042]图5为本发明的轴箱和一系悬挂的结构示意图；
[0043]图6为本发明的橡胶铰接关节装置的剖视结构示意图；
[0044]图中，I为第一T型构架，11为第一T型构架侧梁，12为第一T型构架横梁，2为第二T型构架，21为第二T型构架侧梁，22为第二T型构架横梁，3为永磁直驱电机，31为第一悬挂臂，32为第二悬挂臂，33为第三悬挂臂，4为轴箱组件，41为轴箱，42为轴箱定位座，43为径向作动器，5为轮对，6为一系悬挂，61为液阻悬置元件，62为橡胶垫，63为螺旋钢弹簧，7为橡胶堆牵引装置，8为橡胶铰接关节装置，801为铰接轴，802为内端盖，803为外铁件，804为橡胶层，805为内铁件，806为橡胶关节机构，807为安装座，808为外端盖，809为防松垫片，810为端部螺栓，811为端部垫圈，812为橡胶密封圈，9为空心轴六连杆机构。
【具体实施方式】
[0045]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0046]实施例1
[0047]—种双T型构架弹性铰接的柔性架悬直驱径向转向架，如图1?2所示，包括转向架构架、用于定位轮对5的轴箱装置4、用于驱动轮对5的永磁直驱电机3和橡胶堆牵引装置7。
[0048]转向架构架为双T型弹性铰接式，构架具备柔性功能，如图3所示，由第一T型构架I和第二T型构架2通过对角设置的两个橡胶铰接关节装置8连接形成。其中，第一T型构架I由刚性连接的第一 T型构架横梁12与第一 T型构架侧梁11构成，第二 T型构架2由刚性连接的第二 T型构架横梁22与第二 T型构架侧梁21构成。第一 T型构架横梁12与第二 T型构架侧梁21通过一个橡胶铰接关节装置8连接，第二T型构架横梁22与第一T型构架侧梁11通过另一个橡胶铰接关节装置8连接。
[0049]该橡胶铰接关节装置8包括铰接轴801、橡胶关节机构806和安装座807，如图6所示，橡胶关节机构806包括内铁件805、橡胶层804和外铁件803，外铁件803套设在内铁件805上，二者之间设有橡胶层804，外铁件803和内铁件805均与橡胶层804硫化贴合在一起，橡胶层804的轴向断面为开口相对的双U型结构，橡胶层804的轴向断面的双U型结构中的每个U型结构中部平直，两翼与中部的夹角均为100°?150°，中部轴向宽度是两翼自由端之间距离的1/2?2/3倍，安装座807套设在外铁件803的外侧，外铁件803为三瓣式结构，与安装座807保证安装尺寸使橡胶层804处于预紧状态，内铁件805套设在铰接轴801的外侧，并且内部中空，安装座807两端分别设有用于固定橡胶关节806的内端盖802和外端盖808。
[0050]其中，外端盖808密封，内端盖802设有一个供铰接轴801穿过的孔洞，铰接轴I与该孔洞的内侧壁之间设有橡胶密封圈812，铰接轴801设有第一端部和第二端部，且铰接轴801从第一端部到第二端部渐缩，第二端部穿过内铁件805并通过端部螺栓810和端部垫圈811与内铁件805连接，端部螺栓810与端部垫圈811之间还设有防松垫片809。
[0051]第一T型框架横梁12与一个橡胶铰接关节装置8的铰接轴801的第一自由端连接，该橡胶铰接关节装置8的安装座807与第二 T型框架侧梁21连接;第二 T型框架横梁22与另一个橡胶铰接关节装置8的铰接轴801的第一自由端连接，该橡胶铰接关节装置8的安装座807与第一T型框架侧梁11连接。
[0052]利用橡胶铰接关节装置8偏转刚度较低的特性，实现转向架构架的柔性。同时利用橡胶铰接关节装置的轴向、径向刚度较大的特性保证构架的承载能力及构架的抗菱刚度，因此本发明的柔性双T型构架不需要中心横梁传递载荷。
[0053]永磁直驱电机3设有两个，每个永磁直驱电机3均通过三点式悬挂机构设置在转向架构架上，并通过设置在其两端的空心轴六连杆机构9直接驱动一个轮对5，如图4所示。其中，三点式悬挂机构包括第一悬挂臂31、第二悬挂臂32、第三悬挂臂33，三个悬挂臂的一端均与永磁直驱电机3连接，第一悬挂臂31的另一端通过橡胶关节与一个T型构架的横梁弹性连接，第二悬挂臂32及第三悬挂臂33的另一端分别通过橡胶关节与两个T型构架的侧梁弹性连接。永磁直驱电机3的此种悬挂方式对双T型构架的柔性干涉程度较低。
[0054]轴箱装置4设有四个，分布在两个T型构架侧梁的四角端，如图1?2所示。轴箱装置4包括轴箱41、轴箱定位座42和径向作动器43，轴箱定位座42设置在转向架构架上，轴箱41通过一系悬挂6和轴箱定位座42连接在转向架上，径向动作器43的两端分别连接轴箱41和轴箱定位座42。一系悬挂6包括液阻悬置元件61，如图5所示，该液阻悬置元件61与轴箱41之间设有橡胶垫62，液阻悬置元件61外侧并联套设有螺旋钢弹簧63。轴箱装置4兼顾主动径向与轮对定位功能。径向作动器43安装在轴箱41与轴箱定位座42之间。通过曲线时，径向作动器43直接推、拉轴箱41，使轮对5处于径向位置。
[0055]橡胶堆牵引装置7与两个T型构架的横梁连接，设置在柔性双T型构架平面的中心位置，如图1?2所示，内部设有二系回转角度传感器。
[0056]以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明专利原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利的保护范围。
【主权项】
1.一种双T型构架弹性铰接的柔性架悬直驱径向转向架，包括转向架构架、用于定位轮对(5)的轴箱装置(4)和用于驱动轮对(5)的永磁直驱电机(3)，其特征在于，所述的转向架构架为具有柔性功能的双T型弹性铰接式构架，所述的永磁直驱电机(3)设有两个，每个永磁直驱电机(3)均通过三点式悬挂机构设置在转向架构架上，并各驱动一个轮对(5)。2.根据权利要求1所述的一种双T型构架弹性铰接的柔性架悬直驱径向转向架，其特征在于，所述的双T型弹性铰接式构架由第一 T型构架(I)和第二 T型构架(2)通过对角设置的两个橡胶铰接关节装置(8)连接形成，每个T型构架均由刚性连接的横梁与侧梁构成。3.根据权利要求2所述的一种双T型构架弹性铰接的柔性架悬直驱径向转向架，其特征在于，所述的橡胶铰接关节装置(8)包括铰接轴(801)、橡胶关节机构(806)和安装座(807)，所述的橡胶关节机构(806)包括内铁件(805)、橡胶层(804)和外铁件(803)，外铁件(803)套设在内铁件(805)上，二者之间设有橡胶层(804)，安装座(807)套设在外铁件(803)的外侧，所述的内铁件(805)套设在铰接轴(801)的外侧，所述的橡胶层(804)的轴向断面为开口相对的双U型结构，安装座(807)两端分别设有用于固定橡胶关节机构(806)的内端盖(802)和夕卜端盖(808)，所述的外端盖(808)密封，内端盖(802)设有一个供铰接轴(801)穿过的孔洞，铰接轴(801)与该孔洞的内侧壁之间设有橡胶密封圈(812)。4.根据权利要求2所述的一种双T型构架弹性铰接的柔性架悬直驱径向转向架，其特征在于，所述的三点式悬挂机构包括第一悬挂臂(31)、第二悬挂臂(32)、第三悬挂臂(33)，三个悬挂臂的一端均与永磁直驱电机(3)连接，第一悬挂臂(31)的另一端通过弹性元件与一个T型构架的横梁弹性连接，第二悬挂臂(32)及第三悬挂臂(33)的另一端分别通过弹性元件与两个T型构架的侧梁弹性连接。5.根据权利要求4所述的一种双T型构架弹性铰接的柔性架悬直驱径向转向架，其特征在于，所述的弹性元件为橡胶关节。6.根据权利要求1?5任一所述的一种双T型构架弹性铰接的柔性架悬直驱径向转向架，其特征在于，所述的轴箱装置(4)包括轴箱(41)、轴箱定位座(42)和径向作动器(43)，所述的轴箱定位座(42)设置在转向架构架上，所述的轴箱(41)通过一系悬挂(6)和轴箱定位座(42)连接在转向架上，径向动作器(43)的两端分别连接轴箱(41)和轴箱定位座(42)。7.根据权利要求6所述的一种双T型构架弹性铰接的柔性架悬直驱径向转向架，其特征在于，所述的一系悬挂(6)包括液阻悬置元件(61)，该液阻悬置元件(61)与轴箱(41)之间设有橡胶垫(62)，液阻悬置元件(61)外侧并联套设有螺旋钢弹簧(63)。8.根据权利要求2所述的一种双T型构架弹性铰接的柔性架悬直驱径向转向架，其特征在于，该转向架还包括橡胶堆牵引装置(7)，该装置与两个T型构架的横梁连接，设置在柔性双T型构架平面的中心位置，内部设有二系回转角度传感器。9.根据权利要求1所述的一种双T型构架弹性铰接的柔性架悬直驱径向转向架，其特征在于，每个永磁直驱电机(3)均通过设置在其两端的空心轴六连杆机构(9)直接驱动轮对(5)。
【文档编号】B61F5/50GK105882665SQ201610304015
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月10日
【发明人】罗湘萍
【申请人】同济大学