专利名称：空重两级摩擦式下旁承的制作方法
技术领域：
本发明涉及铁道货车转向架上用于承载车体重量的下旁承，具体地指一种空重两 级摩擦式下旁承。
背景技术：
铁道货车转向架是铁道货车的关键性部件，其基本上包括两个侧架组成和一个摇 枕组成这三大件式结构，侧架组成的两端导框通过承载鞍和轴承组成安装在前后轮对组成 上，摇枕组成的两端则通过两组中央弹簧悬挂装置安装在侧架组成的中央方框内。两组中 央弹簧悬挂装置用于承担摇枕组成的载荷。摇枕组成的中央设置有下心盘，摇枕组成的两 侧设置有下旁承，它们分别与铁道货车车体底部的上心盘和上旁承相配合，用于承载车体 的重量。早期的车体承载结构是由摇枕组成中央的下心盘全部承担车体的载重，而摇枕组 成两侧的下旁承仅起辅助支承定位作用。其后为了提高铁道货车的空车临界速度，又发展 成为以下心盘为主要承载部件、下旁承为辅助承载部件的结构。上下旁承之间的摩擦力可 为空车时转向架的回转提供适当的摩擦阻力矩，以满足铁道货车提速的要求。
上述下心盘全承载方式和下心盘与下旁承共同承载方式一般统称为心盘承载方 式。心盘承载方式转向架的优点是车体通过曲线时其转向架转向灵活，而车体通过扭曲线 路时其轮重均载性好。但其缺点是车体垂直载荷由车体中心直接作用于摇枕组成的中央， 再由摇枕组成传至两边侧架组成的中央方框，导致摇枕组成产生的弯矩大，摇枕组成需要 的横截面大，自重相应增大，制造成本相应增高，并且心盘承载车辆在侧滚振动时的平稳性 较差。为了解决上述问题，人们试图采用两侧下旁承全部承担车体载重的方式来取代心 盘承载。然而，这种全旁承承载式结构的构思难点在于铁道货车的空载和重载差别太大。重 载时下旁承的摩擦力矩过大、车体过曲线时轮轨的横向力增大，加大了脱轨的危险性和轮 缘的磨耗。如为降低重载时下旁承的摩擦力矩而减小下旁承的摩擦系数，又会导致空载时 下旁承的摩擦力矩过小，使转向架的空车临界速度过低。因此，如何使旁承承载式结构能兼 顾铁道货车的空载和重载性能，对减轻车辆自重和改善铁道车辆的运行品质具有重要的现
眉、ο
发明内容
本发明的目的就是要提供一种适合于全旁承承载式铁道货车转向架的空重两级 摩擦式下旁承。采用该下旁承可以减轻转向架中摇枕组成的重量，提高摇枕组成的可靠性， 使铁道货车转向架在空载时具有较高的临界速度，在重载时又具有较好的曲线通过能力， 以满足当前铁道货车大幅提速的需要。为实现上述目的，本发明所设计的空重两级摩擦式下旁承，包括呈套装配合关系 的旁承内座和旁承外套。所述旁承内座的上部设置有旁承内座压块，所述旁承内座压块的顶部设置有重载摩擦板。所述旁承外套的上部设置有旁承外套压板，所述旁承外套压板的 顶部设置有空载摩擦板。所述空载摩擦板的摩擦系数μ k和重载摩擦板的摩擦系数μ ζ满足 如下数学关系yk> μζ。所述旁承内座和旁承外套之间设置有用于控制两者垂向位置关 系的弹性元件，所述弹性元件的力学性能使空载摩擦板和重载摩擦板满足如下位置关系 在空车状态下空载摩擦板的水平位置高于重载摩擦板的水平位置，在重车状态下空载摩擦 板的水平位置与重载摩擦板的水平位置齐平。本发明通过设置不等高的空载摩擦板和重载摩擦板将下旁承的支承结构分为两级，并通过弹性元件限定空载摩擦板和重载摩擦板的位置关系。这样，在空车状态下，由空 载摩擦板支承车体的全部重量，此时下旁承呈弹性状态，为车体的第三系弹性悬挂系统。由 于设计空载摩擦板的摩擦系数较大和空车静挠度加大(有第三系弹性)，因此既可提高空 载时的临界速度，又可提高空车轮重减载的安全性。而在重车状态下，空载摩擦板被压缩至 与重载摩擦板等高，由空载摩擦板和重载摩擦板共同支承车体的全部重量，此时下旁承呈 刚性状态，消除了车体侧滚游间，增大了车辆侧滚振动时的平稳性；同时由于设计重载摩擦 板的摩擦系数较小，保证重车状态有较好的通过曲线能力。进一步地，所述旁承内座压块与旁承内座的上部之间为凸凹球面配合连接结构。 具体制作时，所述旁承内座压块由上部的短柱面体和下部的半球面体构成，所述重载摩擦 板嵌置在所述短柱面体的顶部，所述短柱面体的外壁套装有摩擦板护环，所述半球面体活 动嵌置在旁承内座上部对应的凹形球面坑槽中。这样，一方面可以将重载摩擦板牢靠地固 定在旁承内座压块上，另一方面旁承内座压块与旁承内座的凸凹球面配合关系具有极佳的 吻合性，即使在各部件构造存在偏差时，仍可确保在重车状态下重载摩擦板与车体上旁承 接触良好，从而确保上、下旁承间工作的稳定和可靠。本发明的优点在于将下旁承的承载结构分为空重两级后，其在空载状态下可以 由较大的摩擦系数的空载摩擦板产生较大的摩擦力矩，提高车体的临界速度；而在重载状 态下可以由较小摩擦系数的重载摩擦板减轻过大的旁承摩擦力矩，减轻车体过曲线时对轮 轨的横向力，使重车具有较好的曲线通过性能。并且，将这种下旁承用于全旁承承载式铁道 货车转向架时，可减轻转向架中摇枕组成的重量，提高摇枕组成的可靠性，使铁道货车的运 行更为平稳，满足铁道货车大幅提速的需要。
图1为本发明的空重两级摩擦式下旁承的立体结构示意图；图2为图1中弹性元件采用锥筒形橡胶层的空重两级摩擦式下旁承的剖视结构示 意图；图3为图1中弹性元件采用螺旋复位弹簧的空重两级摩擦式下旁承的剖视结构示 意图。
具体实施例方式以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述如图1 3所示，本发明的空重两级摩擦式下旁承，具有一个位于中间的旁承内座 6和一个套装在旁承内座6外周并可上下移动的旁承外套4。旁承内座6的上部安装有旁承内座压块2，旁承内座压块2的顶部安装有重载摩擦板1。旁承外套4的上部安装有旁承 外套压板7，旁承外套压板7的顶部安装有空载摩擦板3。在旁承内座6和旁承外套4之间 安装有用于控制两者上下位置关系的弹性元件5，弹性元件5的力学性能应使空载摩擦板 3和重载摩擦板1满足如下位置关系在空车状态下空载摩擦板3的水平位置高于重载摩 擦板1的水平位置(图2 3中标示出了两者的高度差h)，在重车状态下空载摩擦板3的 水平位置与重载摩擦板1的水平位置齐平。同时，空载摩擦板3的摩擦系数1^和重载摩 擦板ι的摩擦系数μζ应满足如下数学关系yk> μζ。一般而言，重载摩擦板ι可以选用 高分子材料制成，其不仅具有较小的摩擦系数，而且具有极好的减摩耐磨性能，适于重车承 载的需要；而空载摩擦板3可以采用高分子材料中的改性尼龙材料制成，其不仅可具有较 大的摩擦系数，而且具有极佳的耐磨抗蚀性能，可减轻对车体上旁承的磨损，方便检修和更 换，有效降低使用成本。本领域技术人员对上述弹性元件5控制的高度差h、空载摩擦板3的摩擦系数μ k 以及重载摩擦板ι的摩擦系数μ z等参数的选值范围，可依据车辆空载和重载运行的需要 进行设计或调整。在实际制造时，本发明的空重两级摩擦式下旁承可以采用如下两种结构 形式其一是旁承内座6的外壁和旁承外套4的内壁呈锥筒形结构，弹性元件5是设置在旁 承内座6的外壁和旁承外套4的内壁之间并与它们硫化成一体的锥筒形橡胶层(图2中的 结构)。由于锥筒形橡胶层的剪切弹性大于其压缩弹性，因此由旁承内座6、旁承外套4和 弹性元件5构成的弹性体具有较小垂向刚度和较大的径向刚度，易于对空载摩擦板3和重 载摩擦板1进行准确定位。其二是旁承内座6的外壁和旁承外套4的内壁呈直筒形滑动配 合 结构，弹性元件5是设置在旁承内座6的凸台和旁承外套4的凸缘之间的螺旋复位弹簧 (图3中的结构)。螺旋复位弹簧结构简单、加工容易、安装和更换方便，同样适合于对空载 摩擦板3和重载摩擦板1进行准确定位。作为本发明的优选方案，上述旁承内座压块2与旁承内座6的上部之间采用凸凹 球面配合连接结构。具体地，旁承内座压块2由上部的短柱面体2a和下部的半球面体2b 构成，重载摩擦板1嵌置在短柱面体2a的顶部，短柱面体2a的外壁套装有摩擦板护环9，半 球面体2b活动嵌置在旁承内座6上部对应的凹形球面坑槽中。采用这种结构，在重车状态 下重载摩擦板1能够始终与车体上旁承保持紧密贴合，摩擦工作面受力均勻，产生摩擦力 稳定，可进一步提高车辆重载时通过曲线的安全。为了防止灰尘等杂质颗粒落入旁承内座压块2与旁承内座6的凸凹球面结合部 位，在旁承外套压板7的内圈与旁承内座压块2的外圈所形成的缝隙之间设置有防尘圈8。 具体地，可将防尘圈8安装在旁承外套压板7的内圈上。为了保持对车体支承的均衡性，空载摩擦板3的数量可设计为偶数块，对称布置 在旁承外套压板7的顶部两侧。具体地，空载摩擦板3的数量可设计为四块，每块均呈圆形， 两两对称嵌置在旁承外套压板7的顶部两侧。本发明的工作原理如下在空车状态下，空载摩擦板3高于重载摩擦板1，即两者 存在高度差h。此时车体上旁承仅仅压在空载摩擦板3上，由于车体自重压缩下旁承弹性体 产生的挠度小于上述高度差h，故下旁承在空车时呈弹性状态，成为车体的第三系弹性悬挂 系统。又由于空载摩擦板3的摩擦系数较大，可以确保铁道货车转向架在空车时有较 高的临界速度。而当车体载荷增加至重车状态时，空载摩擦板3被向下压缩至与重载摩擦板1齐平，即两者的高度差h为零。此时车体上旁承同时压在空载摩擦板3和重载摩擦板 1上，由于车体自重和载重压缩下旁承弹性体产生的挠度等于甚至超过上述高度差h，故下 旁承在重车时转变为刚性支承状态，大部分载荷由重载摩擦板1起承担。因为重载摩擦板 ι的摩擦系数μz较小，可以确保铁道货车转向架在重车时有较好的曲线通过性能。 当然，本发明的空重两级摩擦式下旁承不仅适用于全旁承承载式铁道货车，也可 用于心盘承载为主、旁承承载为辅的铁道货车。
权利要求
一种空重两级摩擦式下旁承，包括呈套装配合关系的旁承内座(6)和旁承外套(4)，其特征在于所述旁承内座(6)的上部设置有旁承内座压块(2)，所述旁承内座压块(2)的顶部设置有重载摩擦板(1)；所述旁承外套(4)的上部设置有旁承外套压板(7)，所述旁承外套压板(7)的顶部设置有空载摩擦板(3)；所述空载摩擦板(3)的摩擦系数μk和重载摩擦板(1)的摩擦系数μz满足如下数学关系μk＞μz；所述旁承内座(6)和旁承外套(4)之间设置有用于控制两者垂向位置关系的弹性元件(5)，所述弹性元件(5)的力学性能使空载摩擦板(3)和重载摩擦板(1)满足如下位置关系在空车状态下空载摩擦板(3)的水平位置高于重载摩擦板(1)的水平位置，在重车状态下空载摩擦板(3)的水平位置与重载摩擦板(1)的水平位置齐平。
2.根据权利要求1所述的空重两级摩擦式下旁承，其特征在于所述旁承内座(6)的 外壁和旁承外套(4)的内壁呈锥筒形结构，所述弹性元件(5)是设置在旁承内座(6)的外 壁和旁承外套(4)的内壁之间并与它们硫化成一体的锥筒形橡胶层。
3.根据权利要求1所述的空重两级摩擦式下旁承，其特征在于所述旁承内座(6)的 外壁和旁承外套(4)的内壁呈直筒形滑动配合结构，所述弹性元件(5)是设置在旁承内座 (6)的凸台和旁承外套(4)的凸缘之间的螺旋复位弹簧。
4.根据权利要求1或2或3所述的空重两级摩擦式下旁承，其特征在于所述旁承内 座压块(2)与旁承内座(6)的上部之间为凸凹球面配合连接结构。
5.根据权利要求4所述的空重两级摩擦式下旁承，其特征在于所述旁承内座压块(2) 由上部的短柱面体(2a)和下部的半球面体(2b)构成，所述重载摩擦板(1)嵌置在所述短 柱面体(2a)的顶部，所述短柱面体(2a)的外壁套装有摩擦板护环(9)，所述半球面体(2b) 活动嵌置在旁承内座(6)上部对应的凹形球面坑槽中。
6.根据权利要求1或2或3所述的空重两级摩擦式下旁承，其特征在于所述旁承外 套压板(7)的内圈与所述旁承内座压块(2)的外圈之间设置有防尘圈(8)。
7.根据权利要求6所述的空重两级摩擦式下旁承，其特征在于所述防尘圈(8)设置 在所述旁承外套压板(7)的内圈上。
8.根据权利要求1或2或3所述的空重两级摩擦式下旁承，其特征在于所述空载摩 擦板(3)的数量为偶数块，对称设置在所述旁承外套压板(7)的顶部两侧。
9.根据权利要求8所述的空重两级摩擦式下旁承，其特征在于所述空载摩擦板(3) 的数量为四块，两两对称设置在所述旁承外套压板(7)的顶部两侧。
10.根据权利要求1或2或3所述的空重两级摩擦式下旁承，其特征在于所述重载摩 擦板(1)采用高分子材料制成，所述空载摩擦板(3)采用高分子材料中的改性尼龙材料制 成。
全文摘要
一种空重两级摩擦式下旁承，包括呈套装配合关系的旁承内座和旁承外套。旁承内座的上部设置有旁承内座压块，旁承内座压块的顶部设置有重载摩擦板。旁承外套的上部设置有旁承外套压板，旁承外套压板的顶部设置有空载摩擦板。空载摩擦板的摩擦系数μk大于重载摩擦板的摩擦系数μz。旁承内座和旁承外套之间设置有用于控制两者垂向位置关系的弹性元件，弹性元件的力学性能使空载摩擦板和重载摩擦板满足如下位置关系在空车状态下空载摩擦板的水平位置高于重载摩擦板的水平位置，在重车状态下空载摩擦板的水平位置与重载摩擦板的水平位置齐平。装配有上述下旁承的铁道货车转向架，在空载时具有较高的临界速度，在重载时具有较好的曲线通过能力。
文档编号B61F5/14GK101830235SQ20101017689
公开日2010年9月15日 申请日期2010年5月14日 优先权日2010年5月14日
发明者孙明道, 宫万禄, 徐勇, 王宝磊 申请人:南车长江车辆有限公司