本发明涉及轨道车辆变轨距技术领域，特别是涉及一种变轨距轮对用轴箱及变轨距转向架。
背景技术
随着全球经济一体化的飞速发展，跨国间的客货运输在近年来增长迅速，然而由于各国铁路的轨距不同，从而给跨国间的铁路运输造成严重的阻碍。为了解决各国铁路的轨距不同对跨国间的铁路运输造成阻碍的问题，对此提出了变轨距的列车，即当列车行驶到它国的铁路上时，通过改变自身轮对上的车轮之间的间距，来适应它国铁路的轨距。
对于变轨距轮对，需要额外设置变轨距机构，这对原本空间就非常紧凑的转向架而言提出了更高的设计要求，为了充分利用转向架已有的空间，对轴箱内的空间进行利用是最优的选择。然而，现有的轴箱结构还无法满足变轨距机构的安装要求。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题
本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
本发明的目的是提供一种变轨距轮对用轴箱，对轴箱结构进行改进，以充分利用轴箱的内部空间，使其满足变轨距机构的安装要求。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种变轨距轮对用轴箱，其包括轴箱体，所述轴箱体内沿其轴向设有通道，所述通道内用于安装与其滑动配合的轴承外套以及用于锁紧或解锁所述轴承外套的锁紧杆，所述轴承外套的内周设有锁紧工作面；所述锁紧工作面沿其轴向间隔设有多个内环槽，并设有轴向贯通多个所述内环槽的滑动槽，所述轴箱体的底部设有与所述滑动槽位置相对且相匹配的配合孔，所述锁紧杆包括锁紧头和解锁头，所述锁紧头用于卡入所述内环槽中，使得所述轴承外套相对于所述轴箱体锁紧；所述解锁头延伸出所述滑动槽及配合孔，并可在外力作用下使得所述锁紧头离开所在的内环槽，使得所述轴承外套相对于所述轴箱体解锁。
其中，所述通道的轴向长度大于所述轴承外套的轴向长度，且所大于的长度等于所需变轨距的一半。
其中，所述通道呈与所述轴承外套的外表面相适应的圆孔。
其中，所述轴承外套的内周设有环形定位凸台，所述环形定位凸台将所述轴承外套的内周面分隔为压装工作面和所述锁紧工作面；
所述轴承外套内设有轴承组件和连接套，所述轴承组件的内圈压装在所述连接套的外周，所述轴承组件的外圈压装在所述压装工作面；所述连接套用于与车轮的轮毂外侧固定连接。
其中，所述轴箱体设有与其可拆卸连接的外端盖，所述轴箱体的内端盖设有供所述连接套穿过的通孔。
其中，所述轴承外套的压装工作面朝向所述轴箱体的内端盖一侧设置，所述轴承外套的锁紧工作面朝向所述轴箱体的外端盖一侧设置。
其中，所述轴箱体的底部设有支撑板，所述支撑板上涂覆有耐磨材料。
其中，所述锁紧杆包括杆体，所述杆体的一端设有圆弧段形成所述锁紧头，所述解锁头设于所述杆体的另一端，所述圆弧段的弧度及宽度与所述内环槽相匹配；所述杆体从所述滑动槽及配合孔依次穿出，所述杆体上设有弹簧承台，所述杆体上位于所述弹簧承台与所述轴箱体之间套设有锁紧弹簧。
其中，所述滑动槽与所述配合孔均呈方形，其宽度等于所述杆体的宽度。
其中，所述内环槽包括两个，两个所述内环槽之间的距离等于所需变轨距的一半。
本发明还提供一种变轨距转向架，其包括上述所述的变轨距轮对用轴箱；变轨距轮对通过所述轴箱体安装在所述变轨距转向架上。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供的一种变轨距轮对用轴箱，其包括轴箱体，所述轴箱体内沿其轴向设有通道，所述通道内用于安装与其滑动配合的轴承外套以及用于锁紧或解锁所述轴承外套的锁紧杆，所述轴承外套的内周设有锁紧工作面；所述锁紧工作面沿其轴向间隔设有多个内环槽，并设有轴向贯通多个所述内环槽的滑动槽，所述轴箱体的底部设有与所述滑动槽位置相对且相匹配的配合孔，所述锁紧杆包括锁紧头和解锁头，所述锁紧头用于卡入所述内环槽中，使得所述轴承外套相对于所述轴箱体锁紧；所述解锁头延伸出所述滑动槽及配合孔，并可在外力作用下使得所述锁紧头离开所在的内环槽，使得所述轴承外套相对于所述轴箱体解锁；通过该轴箱体结构设计，充分利用轴箱体内的空间，能够为变轨距机构中的轴承外套、锁紧杆等提供匹配的安装空间，为轮对变轨距提供保障，同时为转向架节省了外部空间，方便了变轨距轮对与转向架安装，使得整体结构更加紧凑。
附图说明
图1为本发明的变轨距轮对与轴箱的安装关系轴向剖视示意图；
图2为图1中a的局部放大图；
图3为本发明中的轴承外套的结构示意图；
图4为本发明中的锁紧杆的结构示意图；
图中：1：车轮；11：连接套；2：车轴；3：轴箱体；4：轴承外套；41：环形定位凸台；42：内环槽；43：滑动槽；44：锁紧工作面；45：压装工作面；5：轴承组件；6：锁紧杆；61：杆体；62：弹簧承台；63：锁紧弹簧；64：锁紧头；65：解锁头。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。
如图1和2所示，本发明实施例提供了一种变轨距轮对用轴箱，其包括轴箱体3，所述轴箱体3内沿其轴向设有通道，所述通道内用于安装与其滑动配合的轴承外套4以及用于锁紧或解锁所述轴承外套4的锁紧杆6，如图3所示，所述轴承外套4的内周设有环形定位凸台41，环形定位凸台41将所述轴承外套4的内周面分隔为压装工作面45和锁紧工作面44；所述轴承外套4内设有轴承组件5和连接套11，所述轴承组件5的内圈压装在所述连接套11的外周，所述轴承组件5的外圈压装在所述压装工作面45；所述连接套11用于与车轮1的轮毂外侧固定连接；所述锁紧工作面44沿其轴向间隔设有多个内环槽42，并设有轴向贯通多个所述内环槽42的滑动槽43，所述轴箱体3的底部设有与所述滑动槽43位置相对且相匹配的配合孔，优选地，配合孔的形状、大小与滑动槽43一致，所述锁紧杆6具体包括锁紧头64和解锁头65，所述锁紧头64用于卡入所述内环槽42中，解锁头65延伸出滑动槽43和配合孔，使得所述轴承外套4相对于所述轴箱体3锁紧；延伸出所述滑动槽43及配合孔的所述解锁头65可在外力作用下使得所述锁紧头64离开所在的内环槽42，使得所述轴承外套4相对于所述轴箱体3解锁；通过该轴箱体3结构设计，充分利用轴箱体3内的空间，能够为变轨距机构中的轴承外套4、锁紧杆6等提供匹配的安装空间和变轨距空间，为轮对变轨距提供保障，同时为转向架节省了外部空间，方便了变轨距轮对与转向架安装，使得整体结构更加紧凑。具体地，在变轨距之前，车轮1一直保持锁紧状态，所述解锁头65延伸出所述滑动槽43和配合孔，当需要变轨距时，解锁头65在外力优选向上的推力作用下向上移动，使得所述锁紧头64离开所在的内环槽42，此时向车轮1施加向外或向内的推力，使得车轮1、轴承组件5以及轴承外套4整体向内或向外移动，在移动过程中所述滑动槽43及配合孔相对于锁紧杆6移动，直到到达另一个内环槽42时，外力撤销，锁紧头64下降再次卡入相应的内环槽42中实现锁紧，保证了锁紧头64在多个所述内环槽42之间切换，从而完成车轮1变换轨距，结构简单，操作方便。
为了保证车轮1解锁时有足够的变轨距空间，所述通道的轴向长度大于所述轴承外套4的轴向长度，且所大于的长度等于所需变轨距的一半，当两侧的车轮1均移动变轨距的一半距离时，总的移动距离便是所需变轨距的距离。
其中，所述通道呈与所述轴承外套4的外表面相适应的圆孔；所述轴承外套4与所述轴箱体3间隙配合，从而将车轮1、连接套11、轴承组件5以及轴承外套4紧固连接在一起，整体能够相对于轴箱体3移动。为了保证足够的强度，所述连接套11与所述车轮1的轮毂一体成型，形成加长的轮毂。车轮1的轮毂内周和/或所述连接套11的内周设有内花键，即可以仅在车轮1的轮毂内周设置内花键或仅在连接套11的内周设置内花键，也可以在车轮1的轮毂内周和连接套11的内周同时设置内花键，本实施例中，为了便于设置，优选在车轮1的轮毂内周和连接套11的内周同时设置贯穿两者的内花键，所述车轴2的两端分别设有与所述内花键相匹配的外花键，所述车轮1与所述车轴2通过所述内花键与外花键连接，用于将车轴2旋转的扭矩传递给两侧车轮1，也便于车轮1沿车轴2滑动，优选地，外花键设于车轮1安装座上，且车轮1安装座的长度大于加长的轮毂长度，加长距离等于变轨距的一半；轴承外套4通过轴承组件5分别压装在所述车轮1的连接套11的外周，且位于所述车轴2两端的轴箱体3中，将锁紧机构分别设于车轮1的外侧轴箱体3中，车轮1内侧部分的车轴2与传统车轴2保持一致，一方面为安装在车轮1内侧车轴2上的电机、齿轮箱等部件留有足够的设计空间，另一方面可以跟既有车的接口保持一致，便于既有车批量改造，所述锁紧组件用于带动所述车轮1沿所述轴箱体3的轴向移动或锁紧，以实现车轮1变换轨距，以适应不同的轨距变换需求。
为了便于从轴箱体3的外端安装轴承组件5、轴承外套4及锁紧杆6等部件，所述轴箱体3设有与其可拆卸连接的外端盖，当各部件安装在轴箱体3中之后，盖上外端盖，以对轴箱体3内的各部件起到保护作用，所述轴箱体3的内端盖设有供所述连接套11穿过的通孔，当车轮1移动时，连接套11一起移动。
具体地，如图2所示，所述轴承外套4的压装工作面45朝向所述轴箱体3的内端盖一侧设置，所述轴承外套4的锁紧工作面44朝向所述轴箱体3的外端盖一侧设置，从而安装后，锁紧杆6相对位于轴承外套4的外侧，轴承组件5相对位于轴承外套4的内侧，以便于轴箱体3内的空间合理安排。
具体地，如图4所示，所述锁紧杆6包括杆体61，所述杆体61的一端设有圆弧段形成所述锁紧头64，所述解锁头65设于所述杆体61的另一端，所述圆弧段的弧度及宽度与所述内环槽42相匹配；所述杆体61从所述滑动槽43及配合孔依次穿出，所述杆体61上设有弹簧承台62，所述杆体61上位于所述弹簧承台62与所述轴箱体3之间套设有锁紧弹簧63。锁紧弹簧63的一端与轴箱体3的下端抵靠，另一端与弹簧承台62的上表面抵靠；在车轮1锁紧状态时，锁紧弹簧63处于自然预压缩状态，依靠该弹簧力使得锁紧头64卡紧在对应的内环槽42中，实现车轮1锁紧，当车轮1需要解锁时，解锁头65受到向上的作用力，此时杆体61压缩锁紧弹簧63并上升，使得锁紧头64离开内环槽42，此时对车轮1施加向内或向外的推力，当车轮1移动到对应轨距的内环槽42位置时，撤销解锁头65的向上作用力及停止车轮1向内或向外的推力，此时，锁紧弹簧63在弹簧力作用下向下移动，从而带动杆体61向下移动，进而使得锁紧头64卡入变轨距后的内环槽42中，再次锁紧，完成变轨距。
本发明的实施例中，所述滑动槽43与所述配合孔均呈方形，其宽度等于所述杆体61的宽度。使得杆体61仅可以沿滑动槽43与所述配合孔长度方向移动，而宽度方向没有移动，从而保证解锁和锁紧后车轮1与轴箱体3没有纵向的晃动。滑动槽43与所述配合孔的长度等于所变轨距的一半加上两个锁紧杆6的厚度。本发明的实施例中，为了保证轴箱体3具有足够的耐磨性，在轴箱体3的底部设置支撑板，且在所述支撑板上涂覆有耐磨材料。
本发明的实施例中，为了保证轴承外套4及轴箱体3具有合适的长度，所述内环槽42包括两个，两个所述内环槽42之间的距离等于所需变轨距的一半，结构简单，变轨距方便实现，当然，根据需要，内环槽42也可以设置不止两个。
本发明还提供一种变轨距转向架，其包括上述所述的变轨距轮对用轴箱；变轨距轮对通过所述轴箱体3安装在所述变轨距转向架上，车轮1的连接套11延伸进轴箱体3中，轴承组件5的内圈压装在连接套11的外周，轴承组件5的外圈压装在轴承外套4的压装工作面45，轴承外套4与轴箱体3间隙配合；从而充分利用了轴箱体3的内部空间，便于变轨距轮对与转向架连接，节省了转向架外部空间。
本发明的工作原理及操作过程如下：车辆是在运行速度不大于15km/h时实现轨距变换的，以轨距从1435mm到1520mm为例。
为了实现该轮对的轨距变换，车轮1在轨距变换过程中不承受任何载荷，这一功能通过轴箱体3承载面支撑在地面变轨装置的轴箱支撑轨上实现，具体地，轴箱支撑轨采用滚子支撑结构，以降低轴箱承载面的磨耗，解锁轨为上升轨面结构，在解锁过程中其上升量优选为35mm，也就是说在此过程中，车轮1的载荷由轴箱体3来承担。
车轮1的卸载过程通过一个连续而平稳的方式来实现，在标准轨钢轨中断之前使其下降，与此同时，车轮1的载荷由轴箱体3来承担。
一旦车轮1卸载，解锁装置必须实现解锁功能，锁紧杆6下端的t型的解锁头65和相应的具有上升斜面的解锁轨配合，使锁紧杆6压缩锁紧弹簧63向上运动实现车轮1和车轴2的解锁。
车轮1横向自由度被释放，车轮1在相应的滑动对中轨中被迫向新的轨距运动，此时压装在车轮1上的轴承组件5以及压装在轴承外圈上的轴承外套4随着车轮1在滑动对中轨的作用下一起横向移动以适应新的轨距。
当车轮1锁紧时，锁紧杆6在锁紧弹簧63回复力的作用下向下运动，锁紧头64配合进入新的轨距所在的轴承外套4的内环槽42中。
车辆继续前进，新的宽轨钢轨呈上升斜面，使载荷重新加到车轮1上，轴箱支撑轨终止，此时完成轨距变换的全过程，车轮1以新的轨距1520mm开始向前运行。
从较大轨距的轨道过渡到较小轨距的轨道上的反向过程是以同样的方法实现的。
由以上实施例可以看出，本发明充分利用了轴箱体内的空间，能够为变轨距机构中的轴承外套、锁紧杆等提供匹配的安装空间，为轮对变轨距提供保障，同时为转向架节省了外部空间，方便了变轨距轮对与转向架安装，使得整体结构更加紧凑。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。