专利名称：新型分动式公铁两用车底盘的制作方法
技术领域：
本发明属于公路铁路两用车技术领域。涉及一种新型的公铁两用车底盘。
在国内外的现有技术中，公铁两用车的历史可追朔到二次世界大战时，那时用更换车轮的办法使普通汽车在铁路上行驶。七十年代以来，美、德、英、日等国家为了节省能源，合理使用动力，又研制出各种用途的导轮式公铁两用车，这种车的底盘结构比较简单，成本较低，具有较大的单位牵引力，特别适用于在车站、码头，进行低速调车牵引作业(如附件1所示)。但是在长期使用中，这种导轮式公铁两用车底盘暴露出许多难以克服的致命缺点a、由于在公路上行驶的橡胶轮胎在铁路轨道上驱动行驶，宽度甚大的橡胶胎面在只有胎面三分之一的轨面上滚动，受力接触面小，比压成倍增加，胎面在荷重下呈凹状变形，同时又受着轨面飞边，尖轨辙岔的反复刺割，使橡胶轮胎严重磨损和伤裂，以致造成颠覆事故发生。b、由于在车架前后增加导向轮对，导向轮对也必然呈受一定比例的整车载重，比例越高越有利于防止脱轨，但橡胶轮荷重相对减少，造成牵引力下降，甚至打滑，反之亦然。导向轮和橡胶轮荷重的合理分配是一个难以解决的问题。c、由于需专制车架和缩短公路车桥，且前后桥均用单轮胎在轨面上滚动，从而造成“窄轮距、长轴距、单胎承重”状态，破坏了原汽车轴重分配，降低了转向操纵稳定性和弯道抗倾斜能力。少数后轴双轮胎上道的公铁两用车也只能用内胶轮在轨面上行驶，外侧胶轮低于轨面，易导致意外事故。 d、橡胶轮胎和钢轨间的摩擦系数受外界条件影响很大，在有露、水、雪、冰和油污的轨面上，摩擦系数急剧下降为零，使车打滑失速，牵引力下降，不能保证全天候工作。由于以上原因，自八十年代以来，不少国家都在构思研制新型的公铁两用车。如美国ROADRAILER公司的马克四、五型两用货车(如附件2所示)、美国TRACKMOBILE公司的1800TM两用车(如附件3所示)、4000TM-5500TM型两用车(如附件4所示)、瑞士LOCOREM公司的GSM-80型两用车(如附件5所示)等等。目前国际上比较先进的是瑞士的GSM-80型第三代试制产品(见图1)。该车是在专用车架上装两套独立的液压传动传力系统，分别驱动橡胶轮对和铁路轮对。特制的公路前后桥用钢板弹簧联结在专用车架上，铁路轮对安在公路前后桥的外侧，并用带有圆柱销的转臂铰接在车架上，在摆动油缸驱动下弧线升降，实现公路铁路运行和转换。油缸和杆系转臂组成的滑块机构在上、下止点的锁定靠手动螺母油缸液压锁保证。该车能以相同的速度前行或倒行，没有顶起全车回转的“千斤顶”，但是需要在很宽阔的平交道口靠司机操纵方向盘反复进退上、下轨道和对位动作。同时，该车在液压驱动转速同步方面和主要总成结构方面存在着严重缺陷，制约了整车的性能。例如它采用摆动油缸驱动杆式转臂，弧线升降车轮，其油缸和杆式转臂构成的曲柄滑块式结构，在承受整车重量和运动冲击力时，组合强度和刚度不足，极易产生“类弹性”滑动位移，破坏轮轴间几何精度。由于油缸和杆系轴销铰接处存在着轴向和径向间隙，运行中数处间隙累加，并逐渐加大，造成垂向、纵向、横向的刚性冲击和振动。同时，这种结构的液压系统一但发生泄漏或者液压锁失效，都将发生“软腿”现象，导致整车侧倾和颠覆，在整车举升和降落过程中产生位移、抖动和摇晃，在轨道表面不平或升降失稳状态时更为严重。此外，在锁定公路用钢板弹簧方面，现有技术一般采用挡销法、挂钩法或液压油缸提拉法等，这些方法有的虽然简单，但不能把钢板弹簧锁定在原受力状态，对路面高低不平的适应能力差，转换操作费工、费时，且不可靠，也不利于实现自动化。有的虽然可简化操作过程，但安全可靠性不高，运行时短行程油缸制约着钢板弹簧的随机变形，增加了油缸磨损，极易损坏密封件，减少使用寿命。
针对上述国内外公铁两用车中存在的缺陷，本发明的目的在于，在克服上述现有技术缺陷的基础上，提供一种新型的分动式公铁两用车底盘，配置不同机械或机具，制成各类公铁两用车，在公、铁路上行驶，可完全相当于结构完整、性能良好的用橡胶轮胎在公路上运行的汽车和用钢轮对在铁路上运行的内燃机车，既具有现有技术无法相比的高速性、安全性和长久使用寿命，同时还具有宽范围的适应能力、灵活的公铁转换机构、自我监视自我调整的部件以及较低的运行成本和制造成本。
现将本发明构思及技术解决方案叙述如下本发明采用符合我国“铁路技术管理规程”要求的钢轮对在钢轨上驱动运行，避免了用橡胶轮胎在钢轨上滚动运行时打滑、失速、过度磨损、伤害、破裂等因素造成的意外事故。在总体布局上，将铁路用前、后轮对分别布置在公路前、后桥的后方，与GSM-80型公铁两用车布置方法相比，大大降低了公路前桥负载，使公路前、后桥的轴荷分配合理，整车重心象载重汽车那样位于中性转向点之前，具有良好的动态、静态方向稳定性；在公路运行时，铁路走行部和制动装置等作为负载悬挂在组合车架下方，在铁路运行时，公路走行部和制动装置等作为负载悬挂在组合车架下方，使得整车重心高度大大低于轨道车和载重汽车，有效地增加了公路、铁路运行的稳定性。本发明的底盘车架是在汽车车架上附加可以焊接铁路用总成支架的框架式底架。这种结构，既能十分方便地利用国产载重五吨或八吨汽车底盘改装，又不改变原汽车底盘各总成相对位置和结构，为合理布置铁路部分各总成提供了较大自由度。本发明的动力传递系统采用广大司助人员十分熟悉、传动效率高的机械式传动方式，实行公铁分动，后轴驱动，全功率传递。本发明采用两个液压缸同步驱动套合式箱形滑动构架，竖直升降铁路轮对，辅以滑动限位，克服了GSM-80型等公铁两用车采用摆动油缸驱动转臂，弧线升降铁路轮对的所有缺陷，具有良好的升降平稳性和较大抗偏重过载能力。本发明采用独特的过死点齿板锁定机构，把箱形滑动构架牢固地锁定在工作位置上，拆除油管也不会对锁定状态产生任何影响。从根本上克服了油缸转臂式构架的组合强度、刚度严重不足和油缸发生泄漏时造成的“软腿”现象，消除了行车安全的重大隐患。本发明采用四油缸两柱式大转盘举升回转装置，能使整车在原地竖直平稳地升降和回转，可在较窄的平交道口或简易道口进行公铁转换，可随时随地原地调头、下道避让。具有较高的适应能力和自救能力，本发明提供了一种独特的齿柱柔索式公路用钢板弹簧锁定机构。在公铁转换和铁路运行时，能准确、可靠地把钢板弹簧锁定在承受整车负荷时的形变状态，在公路运行时，又不制约钢板弹簧的随机变形，有效地克服了现有技术的锁定不准确、不可靠、适应能力差、操作工作量大、不易实现自动化等弊病。本发明提供了一种铁路用轻便组合式轴箱定位及悬挂装置。解决了分动式公铁两用车底盘空间尺寸小，不能直接套用现有铁路机车和轨道车的结构形式和通用零件问题。本发明还提供了适用于大制动间隙的滑动式液压钳盘制动装置和直线阶跃式制动间隙自动调整器，是为解决现有空气制动系统和闸瓦制动装置重量大，在本发明的底盘空间难以安置而设计的，可根据轮对恒动的需要设定较大、适宜的制动间隙。产生制动力的液压油取自底盘液压系统或气液增压器。直线阶跃式制动间隙调整器不承受制动力，尺寸小、重量轻，可安放在制动油缸中，利用滑动摩擦力或锥面、端面摩擦力阶跃式进动或带动丝杠旋转，以调整较大的间隙。本发明的制动系统能实行常用制动、紧急制动、保压制动和驻车制动。此外，还备有贮风缸和空气制动阀，可对后挂平车实行空气制动。本发明采用油缸群同步躯动方式来实现滑动构架的升降和锁定、汽车钢板弹簧的锁定、举升回转装置的起落等液压系统的操纵。可实行程序化顺次完成各项规定动作，也可应急使用电缆绳离车进行手动，以便误操纵时操纵者的自我保护和对液压执行元件工作位置的监视和警示。
综上所述，本发明整体构思及技术解决方案同现有技术相比，其特征在于1、铁路用前、后钢轮对分别布置在公路用前、后桥的后方；2、采用载重汽车底盘进行改装，在原汽车车架上附加可以焊装铁路用各总成的加强框架；3、采用机械式传动系统，公铁分动，全功率传递；(参见图4)4、采用液压油缸驱动套合式箱形滑动构架，竖直升降轨道行驶用钢轮对，通过过死点锁定机构实现准确、牢固锁定(参见图5、6)；5、采用四油缸两柱式大转盘举升回转装置，使整车升起降落和回转；6、具有独特的齿柱柔索式钢板弹簧锁定机构、轻便组合式悬挂装置(含油箱定位、缓冲减振部分)、滑浮式液压钳盘制动器和直线阶跃式制动间隙调整器；(参见图7、8、9、10)现将
如下图1瑞士GSM-80型第三代试制底盘局部结构示意2本发明公铁两用车底盘正视3图2的俯视4本发明机械式传动系统示意图
图5套合式滑动构架及过死点锁定机构主视6图5的俯视7齿柱柔索式钢板弹簧锁定机构结构示意8图7的A-A向视9滑浮式液压钳盘制动器结构示意10制动间隙调整器结构示意图其中(1)汽车前桥(2)发动机(3)离和器变速器(4)主分动器(5)铁路传动轴(6)公路传动轴(7)发电机(8)付传动轴(9)升降滑动构架及锁定装置(10)举升回转装置(11)汽车后桥(12)钢板弹簧锁定机构(13)铁路后轮对(14)轴箱及悬挂(15)钳盘制动装置(16)加强车架(17)铁路前轮对(18)付分动器(19)主油泵(20)车轴齿轮箱(21)汽车车架纵梁(22)加强梁(23)导箱(24)构架油缸(25)滑动构架(26)支座(27)三角板(28)连杆(29)平衡杆(30)碰块(31)调整杆(32)压板(33)螺拴组(34)弹性推销(35)调整板(36)横臂(37)圆柱销(38)滑块(39)调隙板(40)压板油缸(41)压板油缸座(42)导向键(43)齿柱(44)弹簧(45)油缸(46)(47)固定板(48)油缸滑套板(49)导柱(50)拉杆(51)(52)滑动齿板(53)钢丝绳(54)车桥(65)车轴(56)活塞(57)制动间隙调整器(58)油缸体(59)排汽缸(60)滑动钳体(61)固定钳体(62)制动梁(63)车轮(64)导向柱(65)类活塞(66)闸块(67)闸盘(68)活塞(69)油缸体(70)导向键(71)螺纹挡圈(72)(73)螺钉组(74)止动锁圈(75)销轴(76)棘爪(77)密封垫(78)导向销(79)定位销(80)(81)螺栓组(83)棘柱(84)棘爪管(85)闸块现结合附图将本发明作进一步说明(82)扭簧图4中，发动机(2)经过离合器变速器(3)，将一部分动力传给主分动器(4)，在公路运行时，使公路传动轴(6)转动，驱动汽车后桥(11)；在铁路运行时，使铁路传动轴(5)转动，驱动铁路后轮对(13)；离合器变速器(3)将另一部分动力经付传动轴(8)传给付分动器(18)，分别分配给发电机(7)和主油泵(19)。
图5、图6中，滑动构架(25)和导箱(23)由普通钢板焊接而成。在滑动构架(25)内侧面上、下止点处，各制有一定宽度的齿带；调整板(35)由导滑板(35a)和u形垫板(35b)组成，垫板(35b)插在导滑板(35a)和导箱(23)内端面之间；滑动构架(25)在两只构架油缸(24)驱动下，使整车升降的过程中只能上、下运动而无晃动，并迫使油缸同步稳定运动；锁定机构中的油缸只提供施锁和解锁时的初动力，当油缸活塞杆伸出滑动构架到达上、下止点后，通过平衡杆(29)、连杆(28)带动三角板(27)绕圆柱销(37)回转，通过调整螺杆(31)推动压板(32)，使压板上齿带与滑动构架齿带相啮合，把滑动构架(25)紧紧压在导箱(23)外壁内侧面上，与此同时，压板(32)推动弹性锥销(34)插入导箱(23)外壁上的锥孔，中完成锁定动作。
图7中，小尺寸浮动油缸(45)驱动两块滑动齿板(51)、(52)沿导柱(49)相向(或相背)同步平移，两齿板中间设置一个在上、下导向键(42)引导下竖直移动的齿柱(43)，齿柱上方连接着大柔度压缩弹簧(44)、下方系着套锁在汽车前、后桥(54)身上的小直径钢丝绳(53)。每个齿板内侧面和齿柱上的对应面都具有齿位相反的平行齿带。在公路运行时，齿柱和齿板相分离，跳动着的前、后桥通过柔性钢丝绳牵引着齿柱上、下运动，停车时，大柔度弹簧牵引齿柱向上，使钢丝绳处于被拉直状态。当公路向铁路转换时，在未升车前，操纵液压油缸，使前、后齿板从两个方面挤压齿柱在，油缸力作用下齿形斜面使齿板、齿柱很快进入啮合状态，车架升起后，齿柱通过钢丝绳准确、牢固地把钢板弹簧锁定在原受力状态。油缸液压锁和锯齿平直段的摩擦力使齿板齿柱的啮合不能松脱。只有在铁路向公路转换时，钢板弹簧承受整车重量后，启动油缸，才能将齿板齿柱分开。
图9中，滑浮式液压钳盘制动器的闸盘(67)装在车轮(63)辐板内、外侧，属轮盘制动式。液压油进入油缸后推动活塞(56)油缸体(58)，从而带动滑动钳体(60)，驱动闸块(66)，从两个方面压向闸盘(13)，实行制动。经过一定时间后闸盘和闸块表面不断磨损，使原设定的制动间隙不断增大，“纯空走时间”延长，导致制动距离加大。因此，本装置特在油缸体(58)和活塞(56)中设置了制动间隙调整器(57)。
图10中，制动间隙调整器(57)中的棘爪管(84)呈“山”状，底部凸盘上制有键槽，与导向键(70)滑动配合，镶在其上部的导向销(78)也与油缸体(69)中的键槽滑动配合，它们使活塞，油缸体。棘爪管三者之间只能滑动而不能转动。定位销(79)决定棘柱(83)的安装方位。当液压油充入油缸后，推动油缸体(69)和棘柱(83)向上滑动，同时推动活塞(68)向下活动。棘爪管(84)底部凸盘上开有大截面流通孔，其下部受压面积大于其上部受压面积。活塞下滑时，棘爪管则随着棘柱上升。当活塞和油缸体相背滑动距离等于或略大于设定值时，旋在活塞中的螺纹挡圈才迫使棘爪管向下滑动，形成棘爪管和棘柱之间的相对滑动。当滑动量小于或等于一个节距时，闸块复位弹簧迫使活塞和油缸体复位。棘爪管和棘柱也回缩到原位。当车轮辐板两侧闸块闸盘磨损总量大于一个节距时，棘爪就跳入下一个环齿，使制动间隙恢复到原设定的最小状态，从而使制动间隙总是保持在某一限定范围内。
本发明底盘同国内外现有技术相比，具有运行速度高、自身安全可靠、使用寿命长的优点。在我国铁路运输运能、运量严重不足的情况下，对增加列车运行对数。缩短运行间隔、推广重载列车、高速列车和双层列车、加强铁路设施的维护、保养，缩短铁路运行中“开天窗”时间等，都是非常有效的手段。采用本底盘制成的各类作业车兼备轨道式作业车和导轮式公铁车的优点。它可以不在轨道上运行而从公路上预先到达作业地点或事故现场。配备不同用途的作业机械或机具，就可进行各类专业作业，如牵引调车、起重装卸、线路维修、接触网检修、抢险救援、通讯指挥等。对铁路运行和现代化管理具有重大意义。此外，本发明除了性能远远优于现有技术外，其制造成本和运行成本只有进口车的三分之一，可为国家减少大量投资和外汇。本发明必将以自身的优势打开国内外市场，显示出十分可观的经济效益和社会效益。
权利要求
1.新型分动式公路、铁路两用车底盘，用胶轮对在公路上运行，用钢轮对在轨道上运行，其特征在于(1).底盘车架采用在原汽车车架上附加可焊接其他总成支架的组合加强框架式底架；(2).轨道用前、后钢轮对分别布置在公路用前、后桥的后方；(3).采用机械式传动系统，公铁分动，后轴驱动，全功率传递；(4).采用程序控制或离车电缆控制液压油缸群，同步驱动套合式箱形滑动机构，以过死点锁定机构实行准确、牢固锁定；(5).采用四油缸两导柱大转盘举升回转装置，升起降落整车，实行公铁转换；(6).具有独特的齿柱柔索式公路用钢板弹簧锁定机构、适用于大制动设定间隙的液压钳盘制动器和直线阶跃式制动间隙调整器。
2.根据权利要求1所述的分动式公铁两用车底盘，其特征在于分动式机械传动系统由发动机(2)、离合器变速器(3)、主、付分动器(4)、(18)、公路、铁路传动轴(5)、(6)、付传动轴(8)、发电机(7)、主油泵(19)、车轴齿轮箱(20)构成。
3.根据权利要求1所述的分动式公铁两用车底盘，其特征在于竖直升降钢轮对的套合式箱形滑动机构由焊接在底架导箱臂梁上的导箱(23)、在两只液压油缸驱动下的滑动构架(25)和调整导箱及滑动构架纵向间隙的调整板(35)构成；过死点锁定机构由带水平齿带的压板(32)、空腹三角板(27)、具有正反螺纹的调整杆(31)、带有导柱的平衡杆(29)、工字形连杆(28)、圆柱销(37)、弹性锥销(34)碰块(30)和带有液压锁的压板油缸(40)构成。
4.根据权利要求1所述的分动式公铁两用车底盘，其特征在于齿柱柔索式钢板弹簧锁定机构由小尺寸浮动油缸(45)、滑动齿板(51)、(52)、导柱(49)、齿柱(43)、大柔度弹簧(44)、钢丝绳(53)构成；滑浮式液压钳盘制动器由活塞(56)、油缸体(58)、滑动钳体(60)、固定钳体(61)、闸块(66)、闸盘(67)、制动间隙调整器(57)构成；制动间隙调整器(57)安装在滑浮式液压钳盘制动器的活塞(56)和油缸体(58)中，由装着棘爪和扭簧的棘爪管(84)、与棘爪管滑动配合的棘柱(83)、旋入活塞内腔中的螺纹挡圈(71)、镶在活塞内腔中的导向键(70)、镶在棘爪管上的导向销(11)和插入油缸体顶部的定位销(79)构成。
全文摘要
本发明涉及一种分动式公、铁两用车底盘，以钢轮对和橡胶轮胎分别在铁路和公路上行驶，用载重汽车底盘改装，钢轮对为可升降式，采用机械式全功率传递，公铁分动，后轴驱动，具有独特的竖直升降式滑动构架和牢靠的锁定机构，以及轻便悬挂、钢板弹簧锁定、液压钳盘制动、制动间隙调整、大转盘举升回转等机构。本发明在结构合理性、安全可靠性、高速稳定性等方面都超过了国内外现有技术水平，技术经济前景广阔。
文档编号B62D21/00GK1128227SQ94117479
公开日1996年8月7日 申请日期1994年10月21日 优先权日1994年10月21日
发明者褚玉棻 申请人:西安铁路分局兴平养路机械厂