一种轨道列车、转向架和构架的制作方法

1.本发明涉及转向架技术领域，特别涉及一种轨道列车、转向架和构架。


背景技术：

2.近几年随着高速铁路的发展，整车轻量化、节能环保已成为下一代高速列车技术发展的方向。
3.其中，转向架重量的降低能够有效降低整车轴重，提高载客量，同时还能够降低整车能耗。构架作为转向架中重量占比最大的部件，其重量大小直接影响整车轻量化程度高低。
4.目前高速动车组的转向架的构架大部分选用钢材质的板材、管材，并采用焊接工艺进行组对制造，但是，这种构架会存在焊缝形式多样、焊缝数量多且结构设计及制造工艺复杂的问题。
5.因此，如何通过材料轻量化及设计结构优化降低转向架的构架重量，以实现整车轻量化设计，是本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明提供了一种转向架的构架，通过降低转向架的构架重量，以实现整车轻量化设计。此外，本发明还提供了一种具有上述构架的转向架和具有该转向架的轨道列车。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种转向架的构架，包括：侧梁、横梁、制动梁、纵梁、横向减振器座、踏面修形座、抗侧滚扭杆座和抗蛇行减振器座；
9.其中，所述侧梁、所述横梁、所述制动梁、所述纵梁、所述横向减振器座、所述踏面修形座、所述抗侧滚扭杆座和所述抗蛇行减振器座均为钛合金整体锻造的结构件，且所述侧梁和所述横梁均为工字梁结构。
10.优选的，上述的转向架的构架中，所述侧梁锻造并机加工有第一平口和所述横梁锻造并机加工有第三平口，所述第一平口和所述第三平口对接焊接连接。
11.优选的，上述的转向架的构架中，所述纵梁锻造并机加工有第五平口，所述横梁锻造并机加工有第四平口，所述第四平口与所述第五平口对接焊接连接。
12.优选的，上述的转向架的构架中，所述侧梁锻造并机加工有第二平口，所述踏面修形座锻造并机加工有第六平口，所述第二平口与所述第六平口对接焊接连接。
13.优选的，上述的转向架的构架中，所述侧梁锻造并机加工有第七平口，所述抗侧滚扭杆座锻造并机加工有第八平口，所述第七平口和所述第八平口对接焊接连接。
14.优选的，上述的转向架的构架中，所述第一平口和所述第三平口均为矩形平口，且尺寸相同；所述第四平口与所述第五平口均为矩形平口，且尺寸相同；所述第二平口与所述第六平口均为矩形平口，且尺寸相同。
15.优选的，上述的转向架的构架中，所述制动梁、所述横向减振器座和所述横梁通过第一连接件连接。
16.优选的，上述的转向架的构架中，所述抗蛇行减振器座与所述侧梁通过第二连接件连接。
17.一种转向架，包括构架，所述构架为上述任一项所述的构架。
18.一种轨道列车，包括转向架，所述转向架为上述所述的转向架。
19.本发明提供了一种转向架的构架，由于钛合金具有密度低、比强度高、抗腐蚀性能优异、高温强度良好等性能特点，通过将侧梁、横梁、制动梁、纵梁、横向减振器座、踏面修形座、抗侧滚扭杆座和抗蛇行减振器座均设计为钛合金整体锻造的结构件，可降低各结构件的重量。
20.此外，侧梁、横梁均设计为工字梁结构，有利于整体模锻锻造，同时侧梁、横梁、纵梁、抗侧滚扭杆座和踏面修形座采用平口对接焊接方式，制动梁、横向减振器座和抗蛇行减振器座采用螺栓连接的方式，利用对接焊接和螺栓连接的组合方式，优化了结构设计，简化了焊接接口形式并减少了焊缝数量。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明实施例中公开的转向架的构架的爆炸图；
23.图2为本发明实施例中公开的转向架的构架的第一部分的爆炸图；
24.图3为本发明实施例中公开的转向架的构架的第一部分的焊接图；
25.图4为本发明实施例中公开的转向架的构架在第一部分焊接后第二部分爆炸图；
26.图5为图4中e部分的装配图；
27.图6为图4中f部分的装配图；
28.图7为本发明实施例中公开的转向架的构架在第一部分焊接后第二部分的组装图；
29.图8为本发明实施例中公开的侧梁模锻过程的流程图；
30.图9为本发明实施例中公开的横梁模锻过程的流程图；
31.1为侧梁、2为横梁、3为制动梁、4为纵梁、5为横向减振器座、6为踏面修形座、7为抗侧滚扭杆座、8为抗蛇行减振器座；
32.11为第一平口、12为第二平口、21为第三平口、22为第四平口、41为第五平口、61为第六平口、13为第七平口、71为第八平口。
具体实施方式
33.本发明公开了一种转向架的构架，降低转向架的构架重量，以实现整车轻量化设计。此外，本发明还提供了一种具有上述构架的转向架和具有该转向架的轨道列车。
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
36.由于目前高速动车组的转向架的构架大部分选用钢材质的板材、管材，并采用焊接工艺进行组对制造，但是，这种构架会存在焊缝形式多样、焊缝数量多且结构设计及制造工艺复杂的问题。
37.鉴于上述问题，本技术公开了一种轨道列车的转向架的构架，如图1所示，转向架的构架包括：侧梁1、横梁2、制动梁3、纵梁4、横向减振器座5、踏面修形座6、抗侧滚扭杆座7和抗蛇行减振器座8。具体的，侧梁1、横梁2、制动梁3、纵梁4、横向减振器座5、踏面修形座6、抗侧滚扭杆座7和抗蛇行减振器座8均为钛合金整体锻造的结构件，且侧梁和横梁均为工字梁结构并由整体模锻锻造。
38.由于钛合金具有密度低、比强度高、抗腐蚀性能优异、高温强度良好等性能特点。本技术中将侧梁1、横梁2、制动梁3、纵梁4、横向减振器座5、踏面修形座6、抗侧滚扭杆座7和抗蛇行减振器座8均设计为钛合金整体锻造的结构件，可降低各结构件的重量。
39.具体的，侧梁1和横梁2均为两个，其中，两个侧梁1左右镜像对称并平行布置，两个横梁2平行布置，并连接在两个侧梁1之间。制动梁3为两个，与横梁2一一对应连接，且制动梁3安装于横梁2的外侧边，两个制动梁3关于两个横梁对称布置。
40.在两个横梁2之间连接有两个纵梁4，两个纵梁4关于构架前后的中心线对称布置。此外在两个侧梁1相对的面上均设置有踏面修形座6，且每个侧梁1上的两个踏面修形座6关于构架左右的中心线对称布置。
41.需要说明的是，侧梁1、横梁2、制动梁3和纵梁4以及踏面修形座6安装位置可参照现有已知安装位置。
42.两个横梁2的主体对称布置，但是，横梁2的主体上设置的安装部位需要根据实际设置，具体参照图1设置。
43.此外，横向减振器座5连接制动梁3，制动梁3连接横梁2。在侧梁1的外侧面均设置有抗侧滚扭杆座7和抗蛇行减振器座8。
44.为了降低转向架的重量，本技术中将侧梁1、横梁2、制动梁3、纵梁4、横向减振器座5、踏面修形座6、抗侧滚扭杆座7和抗蛇行减振器座8均设计为钛合金材料整体锻造而成的部件，对于部件的接口尺寸参照现有技术，本技术的修改是对侧梁1、横梁2、制动梁3、纵梁4、横向减振器座5、踏面修形座6、抗侧滚扭杆座7和抗蛇行减振器座8的材料进行改进，并将上述部件均采用钛合金锻造并加工的方式。
45.上述的结构件中，侧梁1和横梁2为构架主要承载部件，为保证锻造后的产品性能满足使用条件，优先选用模锻方式。为有利于侧梁1和横梁2整体模锻生产，本技术中采用将侧梁1和横梁2均设计为工字梁结构。
46.当然，还可选择自由锻的加工方式，但是由于模锻加工的产品性能优于自由锻加工的产品性能，因此，优选采用模锻。
47.如图8所示，侧梁1制造时采用模锻加工方法，具体的，先将棒料制坯形成锻坯，然后，对锻坯进行模锻处理，通过前后同时锻压，锻造出侧梁1轮廓外形，再继续机加工，完成最终产品。
48.如图9所示，横梁2制造时采用模锻加工方法，具体的，先将棒料制坯形成锻坯，然后，对锻坯进行模锻处理，通过前后同时锻压，锻造出横梁2轮廓外形，再继续机加工，完成最终产品。
49.对于其他结构件在一些实施例中，由于为非主要承载部件，因此，可采用任意锻造方式，对于这些结构件的结构可与现有对应结构件的结构相同。
50.如图2和图3所示，公开了本方案的侧梁1、横梁2、纵梁4、抗侧滚扭杆座7和踏面修形座6的连接方式。
51.在构架连接时，侧梁1和横梁2之间焊接成焊接位a，具体的，侧梁1锻造时在焊接位置锻造出接口轮廓并机械加工出第一平口11，相应的，横梁2锻造时在对应的焊接位置锻造出接口轮廓并机械加工出第三平口21。焊接时，侧梁1的第一平口11和横梁2的第三平口21焊接连接成焊接位a。
52.需要说明的是，本技术中的侧梁1为左右镜像对称的两个，并且均与两个横梁2连接，因此，侧梁1和横梁2的所有连接位置均与上述连接方式相同。
53.在构架连接时，纵梁4和横梁2之间焊接成焊接位b，具体的，纵梁4锻造时在焊接位置锻造出接口轮廓并机械加工出第五平口41，相应的，横梁2锻造时在与纵梁2焊接的对应位置锻造出接口轮廓并机械加工出第四平口22。焊接时，纵梁4的第五平口41和横梁2的第四平口22焊接连接成焊接位为b。
54.需要说明的是，本技术中的纵梁4为两个，并且均与两个横梁2连接，因此，纵梁4和横梁2的所有连接位置均与上述连接方式相同。
55.在构架连接时，踏面修形座6与侧梁1焊接成焊接为c，具体的，踏面修形座6锻造时在焊接位置锻造出接口轮廓并机械加工出第六平口61，相应的，侧梁1锻造时在与踏面修形座6焊接的对应位置锻造出接口轮廓并机械加工出第二平口12。焊接时，踏面修形座6的第六平口61和侧梁1的第二平口12焊接连接成焊接为c。
56.需要说明的是，本技术中的踏面修形座6为四个，并且均匀安装在两个侧梁1上，因此，踏面修形座6和侧梁1的所有连接位置均与上述连接方式相同。
57.在构架连接时，抗侧滚扭杆座7与侧梁1焊接成焊接为d，具体的，抗侧滚扭杆座7锻造时在焊接位置锻造出接口轮廓并机械加工出第八平口71，相应的，侧梁1锻造时在与抗侧滚扭杆座7焊接的对应位置锻造出接口轮廓并机械加工出第七平口13。焊接时，抗侧滚扭杆座7的第八平口71和侧梁1的第七平口13焊接连接成焊接位d。
58.需要说明的是，本技术中的抗侧滚扭杆座7为两个，并且分别安装在两个侧梁1上，因此，抗侧滚扭杆座7和侧梁1的所有连接位置均与上述连接方式相同。
59.此外，对于焊接位a、焊接位b、焊接位c和焊接位d的具体位置需要参照现有对应部件的连接位置，即第一平口11、第二平口12、第三平口21、第四平口22、第五平口41、第六平口61、第七平口13和第八平口71的位置参照现有构架的各部分连接位置。
60.一些实施例中，上述的第一平口11、第二平口12、第三平口21、第四平口22、第五平口41和第六平口61均为矩形平口，第七平口13和第八平口71均为随形设计的平口，且焊接
的两个平口的尺寸相同。需要说明的是，第一平口11、第二平口12、第三平口21、第四平口22、第五平口41和第六平口61包括但不限于矩形平口。
61.具体的，第一平口11和第三平口21尺寸相同；第四平口22与第五平口41尺寸相同；第二平口12与第六平口61尺寸相同；第七平口13和第八平口71尺寸相同。
62.如图4至图7所示，公开了本技术中的制动梁3、横向减振器座5和抗蛇行减振器座8的连接方式。
63.在构架连接时，在上述的侧梁1、横梁2、纵梁4、抗侧滚扭杆座7和踏面修形座6连接后的基础上，继续安装制动梁3、横向减振器座5和抗蛇行减振器座8。
64.本技术中的制动梁3、横向减振器座5和抗蛇行减振器座8均为采用钛合金整体锻造并加工的结构件，在安装时，横向减振器座5通过螺栓连接制动梁3，制动梁3通过螺栓连接横梁2，如图5所示。制动梁3、横梁2和横向减振器座5的连接位形成连接位e。
65.由于制动梁3为两个，并与横梁2一一对应连接，因此，横向减振器座5也为两个，并且这两个横向减振器座5的连接方式相同。对于制动梁3和横梁2的连接位可参照现有技术中制动梁3和横梁2的连接位，在此不具体限定。
66.当然，制动梁3、横向减振器座5和抗蛇行减振器座8还可采用其他连接件连接。
67.此外，本技术中的抗蛇行减振器座8与侧梁1通过螺栓连接，如图6所示。抗蛇行减振器座8与侧梁1的连接位形成连接位f。对于抗蛇行减振器座8和侧梁1的连接位可参照现有技术中抗蛇行减振器座8和侧梁1的连接位，在此不具体限定。对于抗蛇行减振器座8与侧梁1一一对应设置，且连接方式相同。
68.当然，抗蛇行减振器座8与侧梁1还可通过其他连接件连接。
69.本技术中的侧梁1、横梁2、纵梁4、抗侧滚扭杆座7和踏面修形座6采用平口对接焊接方式，制动梁3、横向减振器座5和抗蛇行减振器座8采用螺栓连接的方式，利用对接焊接和螺栓连接的组合方式，优化了结构设计，简化了焊接接口形式并减少了焊缝数量。
70.本技术中通过材料优化及结构优化，所制成的钛合金构架较钢制构架可减重30％。构架各结构件采用的是材料利用率最高的锻造成型方式，其中侧梁和横梁均为工字梁结构并由整体模锻锻造，并实现模块化焊接及装配，工艺流程简单，制造周期短；充分考虑到钛合金的焊接工艺性，整个构架仅有14道焊缝，约是传统构架焊缝数量的5％，每道焊缝均为焊接工艺性最好的平口对接接头。
71.通过上述设置，本技术的锻造结构钛合金构架，实现了钛合金材料在轨道交通行业转向架的构架方面的应用突破，通过材料轻量化有效降低转向架的构架重量。
72.此外，本技术还公开了一种转向架，包括构架，具体的，该构架为上述实施例中公开的构架，因此，具有上述构架的转向架也具有上述所有技术效果，在此不再一一赘述。
73.另外，本技术还公开了一种轨道列车，包括转向架，具体的，该转向架为上述实施例中公开的转向架，因此，具有上述转向架的轨道列车也具有上述所有技术效果，在此不再一一赘述。
74.如本发明和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素
的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
75.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
76.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。