专利名称：一种转向架及其轮对定位装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及铁路车辆技术领域，尤其涉及一种转向架及其轮对定位装置。
背景技术：
铁路货车转向架多以铸钢三大件转向架为主，也有少量焊接构架式转向架，这些转向架的轮对定位装置均采用导框定位式结构。三大件转向架的导框式定位结构又可以分为干摩擦定位和弹性定位两种；焊接构架式转向架采用导框-轴箱式定位。在转向架具有一定抗菱刚度的条件下，采用上述轮对定位装置的货车转向架能够满足铁路车辆120km/h速度运行的要求。随着我国对物资运输质量和时效性的要求越来越高，运行速度为120k/m的铁路车辆已经不能满足当前需要，运行速度200km/h以上的高速货车将是今后我国铁路货车的主要发展方向之一，而以上所提到的几种轮对定位装置已经不能满足这种高速货车的运行性能要求。目前，运行速度200km/h以上的客车转向架的轮对定位装置基本都采用转臂式定位结构，如图1所示，图1为现有技术中铁路客车的轮对定位装置的结构示意图，该轮对定位装置包括转臂I,和橡胶节点2'。该转臂I'为整体式转臂，转臂I'的第一端部11'设有横向通孔，橡胶节点2'过盈配合于该横向通孔中，并且橡胶节点2'与转向架的构架侧梁上的节点座螺栓连接。转臂I,的另一侧设有用于安装轮对轴箱的横向的轴箱安装孔12'，轴箱安装孔12'的上方设有弹簧承台板13'，弹簧承台板13'与转向架的构架之间设有轴箱弹簧3'，且弹簧承台板13'与转臂I'的水平中心面平行。工作过程中，铁路客车在重载状态时，转臂I'处于水平状态，弹簧承台板13'即为水平面，如图3所示，图3为图1中的轴箱弹簧3'的压缩示意图，此时该轴箱弹簧3'的下端面为水平面；当铁路客车由重载状态改变为空载状态时，如图2和图4所示，图2为图1中轮对定位装置在转向架处于空载时的结构示意图，图4为图2所示状态的轴箱弹簧3'的压缩示意图；此时构架由于载荷的减小会以车轴中心为中心向上旋转，从而带动橡胶节点2'向上旋转，此时弹簧承台板13'与水平面之间出现顺时针的夹角a，轴箱弹簧3'的下端面也与水平面之间出现相同夹角，以完成空载状态时轮对的定位。上述轮对定位装置的结构简单、占用空间小，采用一个橡胶节点2，就能够得到合理的纵向、横向刚度匹配，较为适用于空车、重车载荷变化小的铁路客车。然而，由于铁路货车的空车、重车载荷变化是铁路客车的四倍以上，因此，如果将上述轮对定位装置应用于铁路货车上，则空车、重载状态变化时弹簧承台板13'和水平面之间的夹角a较大，即设于构架和弹簧承台板13'之间的轴箱弹簧3'的压缩变形量较大，导致轴箱弹簧3,的寿命和可靠性大大降低，增大了弹簧设计的难度。此外，由于铁路货车空车时弹簧承台板13'和水平面夹角较大，导致橡胶节点2'内部的橡胶产生较大的扭矩角，降低了橡胶节点2，的寿命和可靠性。有鉴于此，亟待针对上述技术问题，对现有技术中轮对定位装置进行优化设计，以使其适用于空车、重车载荷变化大的铁路货车，增强轴向弹簧和橡胶节点的使用寿命和工作可靠性。
发明内容
本发明的目的为提供一种用于转向架的轮对定位装置，该轮对定位装置能够增强轴箱弹簧、橡胶节点的使用寿命和工作可靠性。此外，本发明的另一目的为提供一种应用上述轮对定位装置的转向架。为解决上述技术问题，本发明提供一种用于转向架的轮对定位装置，包括转臂和橡胶节点，所述转臂的顶端设有弹簧承台板；所述弹簧承台板与所述转臂的水平中心面呈夹角设置，且所述弹簧承台板在朝向所述橡胶节点的方向向下倾斜，以使所述转向架重载时，所述弹簧承台板在所述方向向下倾斜，所述转向架空载时，所述弹簧承台板在所述方向向上倾斜。优选地，所述弹簧承台板在重载时与所述水平中心面所呈的第一夹角、所述弹簧承台板在空载时与所述水平中心面所呈的第二夹角大小相同。优选地，所述橡胶节点套装于所述转臂的第一端部的横向通孔内，且所述橡胶节点与所述第一端部可转动连接。优选地，所述第一端部包括前套筒和后套筒，所述前套筒和后套筒通过螺纹紧固件连接、形成所述横向通孔。优选地，还包括非金属磨耗套，所述非金属磨耗套设于所述橡胶节点与所述第一端部之间。优选地,所述非金属磨耗套为尼龙磨耗套。优选地，所述前套筒的两端面设有向所述横向通孔内侧凸出的第一止挡。优选地，所述后套筒的两端面设有向所述横向通孔内侧凸出的第二止挡。本发明提供一种用于转向架的轮对定位装置，其弹簧承台板与转臂的水平中心面呈夹角设置，且弹簧承台板在朝向橡胶节点的方向向下倾斜，以使转向架重载时，弹簧承台板在方向向下倾斜，转向架空载时，弹簧承台板在方向向上倾斜。采用这种结构，当转向架处于重载状态时，转臂处于水平状态，此时弹簧承台板相对于经过其最高点的水平面顺时针旋转形成第一夹角，此时轴箱弹簧的底端与水平面呈第一夹角；当转向架由重载状态转换为空载状态时，构架由于载荷减小的作用以车轴中心为圆心向上转动，从而带动橡胶节点向上旋转，此时弹簧承台板与经过其最高点的水平面逆时针旋转形成第二夹角，此时轴箱弹簧的底端与水平面呈第二夹角。上述第一夹角的大小和第二夹角的大小之和即为现有技术中夹角的大小。由此可见，与现有技术相比较，上述轮对定位装置将现有技术中弹簧承台板在重车、空车转换时朝上倾斜形成的一个较大的夹角分解成为朝下倾斜的第一夹角和朝上倾斜的第二夹角。显然，设于弹簧承台板和构架之间的轴箱弹簧在重车、空载状态时分别朝向两个方向进行较小幅度的压缩变形，而不是如现有技术中只朝一个方向进行较大幅度的压缩变形，从而避免轴箱弹簧由于偏压量过大而缩短使用寿命，起到增强轴箱弹簧工作可靠性的作用。本发明还提供一种转向架，包括构架、轮对和轮对定位装置；其特征在于，所述轮对定位装置采用如上所述的轮对定位装置，所述轮对定位装置的橡胶节点与所述构架连接。由于上述轮对定位装置具有如上技术效果，因此，包括该轮对定位装置的转向架也具有相应的技术效果，在此不再赘述。
图1为现有技术中铁路客车的轮对定位装置的结构示意图；图2为图1所示轮对定位装置在转向架处于空载时的结构示意图；图3为图1所示的状态下轴箱弹簧的压缩示意图；图4为图2所示的状态下轴箱弹簧的压缩示意图；图5为本发明所提供铁路货车的轮对定位装置的一种具体实施方式
的结构示意图；图6为图5的俯视图；图7为图5所示轮对定位装置在转向架处于空载时的结构示意图；图8为图5所示的状态下轴箱弹簧的压缩示意图；图9为图7所示的状态下轴箱弹簧的压缩示意图；图10为图5中的转臂的结构示意图；图11为图10所示转臂的右视图；图12为图5中的后套筒的结构示意图；图13为图12的右视图。其中，图1至图4中的附图标记与部件名称之间的对应关系为:转臂I';橡胶节点2';轴箱弹簧3'；第一端部11';轴箱安装孔12';弹簧承台板13'；图5至图13中的附图标记与部件名称之间的对应关系为:转臂I ;橡胶节点2 ;轴箱弹簧3 ；第一端部11 ;前套筒111 ;第一止挡1111 ;后套筒112 ;第二止挡1121 ;横向通孔113 ;非金属磨耗套114 ；轴箱安装孔12 ;弹簧承台板13。
具体实施例方式本发明的核心为提供一种用于转向架的轮对定位装置，该定位装置通过设置倾斜的弹簧承台板，延长了弹簧和橡胶节点的使用寿命，增强了转向架的工作可靠性。本发明的另一核心为提供一种应用上述轮对定位装置的转向架。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。需要说明的是，本文中出现的方位词“横向”、“纵向”均是针对安装转向架的轨道而言的，即“横向”指的是图5中垂直于纸面的方向、图6中上下延伸的方向，“纵向”指的图
5、图6中左右延伸的方向；应当理解，这些方位词的出现是以说明书附图为基准而设立的，它们的出现不应当影响本发明的保护范围。
请参考图5至图9，图5为本发明所提供铁路货车的轮对定位装置的一种具体实施方式
的结构示意图；图6为图5的俯视图；图7为图5所示轮对定位装置在转向架处于空载时的结构示意图；图8为图5所示的状态下轴箱弹簧的压缩示意图；图9为图7所示的状态下轴箱弹簧的压缩示意图。在一种具体实施方式
中，如图5和图6所示，本发明提供一种用于转向架的轮对定位装置，该轮对定位装置主要包括转臂I和橡胶节点2。转臂I的一端设有用于连接橡胶节点2的横向通孔113，转臂I的另一端设有用于连接轮对的轴向的轴箱安装孔12，转臂I的水平中心面m即为通过横向通孔113轴向中心线和轴箱安装孔12轴向中心线的平面。轴箱安装孔12上方设有弹簧承台板13，该弹簧承台板13与转向架的构架之间设有轴箱弹簧3，且该弹簧承台板13与转臂I的水平中心面m呈夹角设置，且弹簧承台板13在朝向橡胶节点2的方向向下倾斜。且当转向架处于重载状态时，弹簧承台板13在朝向橡胶节点2的方向向下倾斜，转向架处于空载状态时，弹簧承台板13在朝向橡胶节点2的方向向上倾斜。采用这种结构，如图5所示，当转向架处于重载状态时，转臂I处于水平状态，此时弹簧承台板13相对于经过其最高点的水平面顺时针旋转形成第一夹角al，如图8所示，此时轴箱弹簧3的底端与水平面呈第一夹角al ;当转向架由重载状态转换为空载状态时，如图7所示，构架由于载荷减小的作用以车轴中心为圆心向上转动，从而带动橡胶节点2向上旋转，此时弹簧承台板13与经过其最高点的水平面逆时针旋转形成第二夹角a2，如图9所示，此时轴箱弹簧3的底端与水平面呈第二夹角a2。上述第一夹角al的大小和第二夹角a2的大小之和即为现有技术中夹角a的大小。由此可见，与现有技术相比较，上述轮对定位装置将现有技术中弹簧承台板13在重车、空车转换时朝上倾斜形成的一个较大的夹角a分解成为朝下倾斜的第一夹角al和朝上倾斜的第二夹角a2。具体举例说明，现有技术中重载状态下轴箱弹簧底端与水平面没有夹角、空载状态下轴箱弹簧底端与水平面呈顺时针夹角a = 5°，而本发明中重载状态下轴箱弹簧底端与水平面呈逆时针第一夹角al = 2°，空载状态下轴箱弹簧底端与水平面呈顺时针第二夹角a2 = 3°。显然，设于弹簧承台板13和构架之间的轴箱弹簧3在重车、空载状态时分别朝向两个方向进行较小幅度的压缩变形，而不是如现有技术中只朝一个方向进行较大幅度的压缩变形，从而避免轴箱弹簧3由于偏压量过大而缩短使用寿命，起到增强轴箱弹簧3工作可靠性的作用。可以想到，上述弹簧承台板13与转臂I水平中心面m的夹角需要根据铁路货车能够承受的最大载荷，并结合轴箱弹簧3的自身参数来具体设定。作为一种优选的实施方式，可以经过精确的分析和计算确定上述夹角，以使重载情况下上述第一夹角al的大小等于空载情况下上述第二夹角a2的大小，这样能够保证轴箱弹簧3在运行过程中分别向两侧进行等量的压缩，最大程度地对保证轴箱弹簧3的工作稳定性。在另一种具体实施方式
中，上述轮对定位装置的橡胶节点2套装于横向通孔113内，且橡胶节点2与第一端部11可转动连接。采用这种结构，当铁路货车运输的货物重量发生变化或者由重载状态改变为空载状态时，构架在载荷变化的作用下带动橡胶节点2向上或向下移动，即带动转臂I绕轮对中心轴做旋转运动，由于橡胶节点2与第一端部11可转动连接，因此在载荷变化时橡胶节点2和第一端部11之间不会产生扭矩角，相比较现有技术中橡胶节点2和第一端部11过盈配合的结构，大大增强了橡胶节点2的工作灵活性和工作可靠性，延长了其使用寿命。还可以进一步设置上述转臂第一端部11的具体结构。请结合参考图5、图10至图13，图10为图5中的转臂的结构示意图；图11为图10所示转臂的右视图；图12为图5中的后套筒的结构示意图；图13为图12的右视图。具体的方案中，如图10至图13所示，上述第一端部11可以设置为分体式结构，具体包括前套筒111和后套筒112，前套筒111和后套筒112通过螺纹紧固件连接、形成横向通孔113。采用这种分体式结构，安装过程中，首先将橡胶节点2与前套筒111或后套筒112中的一者贴合设置，然后将后套筒112或前套筒111的另一者配合设置，并根据橡胶节点2和第一贴合程度适当调节螺纹紧固件的松紧程度。由此可见，分体式结构的第一端部11便于橡胶节点2的安装和拆卸。更具体的方案中，如图5所示，上述轮对定位装置还可以包括非金属磨耗套114，非金属磨耗套114设于橡胶节点2与第一端部11之间。这样，能够增强橡胶节点2和第一端部11的耐磨性，避免第一端部11或橡胶节点2受到磨损。该非金属磨耗套114可以具体为尼龙磨耗套、橡胶磨耗套等多种材料的磨耗套。另外，如图11所示，上述前套筒111的两端面设有向横向通孔113内侧凸出的第一止挡1111。在橡胶节点2相对于第一端部11转动的过程中，套设于橡胶节点2与第一端部11转动的非金属磨耗套114会有向横向两侧窜出的趋势，而分别设于前套筒111两端面的两个第一止挡1111能够阻止非金属磨耗套114窜出，以固定非金属磨耗套114的横向位置，保证橡胶节点2和第一端部11的耐磨性。相类似地，如图12和图13所示，后套筒112的两端面也可以设有向横向通孔113内侧凸出的第二止挡1121。这样，前、后的第一止挡1111和第二止挡1121相结合形成位于两端的环形止挡面，能够限制非金属磨耗套114的整个端面，进一步限制非金属磨耗套114的位置。需要说明的是，上述第一止挡1111和第二止挡1121向横向通孔113内侧凸出的厚度可以具体视非金属耐磨套的厚度而定，其应当满足既能够阻挡非金属磨耗套114向横向两侧移动，又不会造成对橡胶节点2的安装造成干涉，以保证橡胶节点2稳定安装。此外，本发明还提供一种转向架，包括构架、轮对和轮对定位装置，轮对定位装置采用如上的轮对定位装置，轮对定位装置的橡胶节点2与构架连接。由于上述轮对定位装置具有如上技术效果，因此，应用该轮对定位装置的转向架也应当具有如上技术效果，在此不再赘述。以上对本发明所提供的一种转向架及其轮对定位装置进行了详细介绍。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。
权利要求
1.一种用于转向架的轮对定位装置，包括转臂(I)和橡胶节点(2)，所述转臂(I)的顶端设有弹簧承台板(13);其特征在于，所述弹簧承台板(13)与所述转臂(I)的水平中心面呈夹角设置，且所述弹簧承台板(13)在朝向所述橡胶节点(2)的方向向下倾斜，以使所述转向架重载时，所述弹簧承台板(13)在所述方向向下倾斜，所述转向架空载时，所述弹簧承台板(13)在所述方向向上倾斜。
2.根据权利要求1所述的用于转向架的轮对定位装置，其特征在于，所述弹簧承台板(13)在重载时与所述水平中心面所呈的第一夹角、所述弹簧承台板(13)在空载时与所述水平中心面所呈的第二夹角大小相同。
3.根据权利要求1所述的用于转向架的轮对定位装置，其特征在于，所述橡胶节点(2)套装于所述转臂⑴的第一端部(11)的横向通孔(113)内，且所述橡胶节点(2)与所述第一端部(11)可转动连接。
4.根据权利要求3所述的用于转向架的轮对定位装置，其特征在于，所述第一端部(11)包括前套筒(111)和后套筒(112)，所述前套筒(111)和后套筒(112)通过螺纹紧固件连接、形成所述横向通孔(113)。
5.根据权利要求4所述的用于转向架的轮对定位装置，其特征在于，还包括非金属磨耗套(114)，所述非金属磨耗套(114)设于所述橡胶节点(2)与所述第一端部(11)之间。
6.根据权利要求5所述的用于转向架的轮对定位装置，其特征在于，所述非金属磨耗套(114)为尼龙磨耗套。
7.根据权利要求5所述的用于转向架的轮对定位装置，其特征在于，所述前套筒(111)的两端面设有向所述横向通孔(113)内侧凸出的第一止挡(1111)。
8.根据权利要求7所述的用于转向架的轮对定位装置，其特征在于，所述后套筒(112)的两端面设有向所述横向通孔(113)内侧凸出的第二止挡(1121)。
9.一种转向架，包括构架、轮对和轮对定位装置；其特征在于，所述轮对定位装置采用如权利要求1-8任一项所述的轮对定位装置，所述轮对定位装置的橡胶节点(2)与所述构架连接。
全文摘要
本发明公开一种用于转向架的轮对定位装置，其弹簧承台板(13)与所述转臂(1)的水平中心面呈夹角设置，且所述弹簧承台板(13)在朝向所述橡胶节点(2)的方向向下倾斜，以使所述转向架重载时，所述弹簧承台板(13)在所述方向向下倾斜，所述转向架空载时，所述弹簧承台板(13)在所述方向向上倾斜。该轮对定位装置将现有技术中弹簧承台板在重车、空车转换时朝上倾斜形成的一个较大的夹角分解成为朝下倾斜的夹角和朝上倾斜的夹角，从而避免轴箱弹簧由于偏压量过大而缩短使用寿命，起到增强轴箱弹簧工作可靠性的作用。本发明还公开一种包括上述轮对定位装置的转向架，具有相应效果。
文档编号B61F5/04GK103171579SQ201310110989
公开日2013年6月26日 申请日期2013年4月1日 优先权日2013年4月1日
发明者张得荣, 张馨, 王伟, 徐世锋, 苏小珂, 田洪微, 邵文东 申请人:齐齐哈尔轨道交通装备有限责任公司