[發明專利]一種可三向調整的抗側滾扭桿系統及其制造安裝方法

有效

• 申請號: 201610840221.9
• 申請日: 2016-09-22
• 公開（公告）號: CN106184270B
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發明（設計）人: 高發雄;鄒敏佳;李鵬;劉文松;杜方孟;湯騰;霍艷霞
• 申請（專利權）人: 株洲時代新材料科技股份有限公司
• 主分類號: B61F5/24
• 分類號: B61F5/24
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所(普通合伙)31251
• 代理人: 王法男

技術領域

本發明涉及軌道車輛抗側滾技術領域。

背景技術

抗側滾扭桿系統簡稱扭桿系統，應用于軌道交通車輛，如城軌地鐵車輛，高速動車組車輛以及干線鐵路車輛，起到提高車輛運行過程中的抗側滾剛度的組件，其主要結構包括承受扭轉的合金鋼扭轉軸，扭轉臂，垂向連桿組件以及其他聯接部件。抗側滾扭桿系統（簡稱扭桿系統）是軌道交通車輛（包括干線鐵路車輛，地鐵城軌車輛，有軌電車等）的關鍵部件，用于抑制在車輛轉彎，側風等情況下的車體側滾，扭桿系統由垂向連桿組件（簡稱連桿組件），支撐座組件，扭轉臂和扭桿軸組成。隨著車輛運行速度以及其乘坐舒適性要求的提高，對扭桿系統以及軌道交通車輛系統部件的安裝（如垂向連桿部件，定位轉臂組件等）也提出越來越高的要求。其中因扭桿系統需同時滿足車輛限界和安裝空間要求，必須將連桿組件設計成彎曲結構，同時客戶還要求保證連桿上下兩節點間距連續可調。在目前的技術方案中，只能通過鍛或鑄造工藝將彎連桿加工成型，如彎連桿尺寸發送改變則需要重新開模，生產制造成本高且周期長。因此，如何通過設計一種通用的彎連桿組件，減少生產周期，并形成批量的生產制造工藝是系統部件產品開發過程中亟待解決的問題。

扭桿系統通常包括扭桿組件，連桿組件和支撐座組件三部分，其中，連桿組件包括垂向連桿、上節點和下節點，扭桿組件中扭桿軸在車體側滾時通過扭轉產生反作用力，并通過連桿組件反饋到車體上，提供側滾剛度。

隨著軌道交通運行速度以及其乘坐舒適性要求的提高，對扭桿系統以及軌道交通車輛系統部件的安裝也提出越來越高的要求。具體如下：

a、部分車型扭桿系統需滿足車輛限界要求，以及連桿組件中上節點在車體上的安裝位置空間限制，導致上下節點垂向不能在同一條直線上。因此，連桿必須采用彎曲結構以滿足車輛限界和安裝接口尺寸的要求。

b、連桿組件中上、下節點間距要求連續可調，因車輛大修時車輪踏面旋輪后外徑變小致整個構架下落，原先連桿組件安裝時通過增加墊片來調整高度。為增加產品可靠性，客戶要求連桿組件中上下節點間距連續可調來替代增加墊片的方式，一般要求連桿組件中上、下節點距離調節范圍為-15 mm至+50mm。

c、上節點安裝角度要求滿足向心安裝，上節點的安裝角度已不是原來縱向或橫向的安裝要求，需保證扭桿系統中兩個上節點的軸線延長線的交點位于構架正中心，以減少上節點在車輛運行過程中的偏扭轉角度。

d、兩個連桿組件的上節點間距可調，相同車型所采用的扭桿系統中兩連桿組件的上節點間距基本相近，主要因車體上安裝座焊接位置的限制，一般相差在±30mm范圍變化。因此也要求兩連桿組件的上節點間距可調，增加扭桿系統的通用性。

傳統的鑄鍛成型的垂向彎連桿雖可勉強滿足上述a和c部分的要求，但不同結構的彎連桿即需重新設計開模制造，導致制造成本高且生產周期長，b和d部分要求已無法滿足。

目前扭桿系統中采用以鑄鍛為主的彎連桿組件主要存在如下缺陷：

1.制造成本高，如彎連桿部件采用傳統鑄鍛模具制造成型，制造成本相對較高。以常用的鍛造工藝為例，彎連桿的成型工藝包括鍛造，機械加工，熱處理，表面噴丸等各種工序，還包括磁粉探傷等無損檢測手段，以及晶粒度及纖維流線的檢測，工藝復雜導致成本較高；

2.通用性差，如彎連桿折彎半徑、彎距、連桿長度、節點尺寸、上節點安裝角度等任意一個參數的改變，均可能需重新開模具，同時會增加制造成本和生產周期；

3.連桿組件上、下節點間距無法調整，因傳統的垂向連桿整體成型，尺寸已經定形，無法調整上下節點距離。因車輪旋輪導致構架下落帶來的連桿組件安裝距離增大的問題，無法滿足客戶連桿節點距離連續可調的要求；

4.質量控制難，由于其復雜的成型工藝，彎連桿在質量控制方面要求的項點也相對較多，常用的包括金屬原材料的化學成分，熱處理后的機械性能，以及超聲波無損檢測（金屬原材料內部質量）和磁粉探傷（產品的表面缺陷情況）等，任何質量控制將導致成本增加，控制失效將導致產品的潛在失效風險增加；

5.重量大，因彎連桿采用鑄鍛工藝整體成型，其連桿一般為實心結構，軌道交通車輛的輕量化是其發展的趨勢，目前出系統部件外，其余產品均進行采用輕金屬或者復合材料進行材料替代的輕量化應用，而系統部件通常在重量方面占有較大的重量比重，如能進行輕量化的應用，經存在極大的優化空間。車輛的輕量化將從運行的能耗，乘坐的舒適性等各個方面來優化整車的性能。