[發明專利]一種軌道交通抗側滾扭桿減重方法和結構

有效

• 申請號: 201710304760.5
• 申請日: 2017-05-03
• 公開（公告）號: CN107089243B
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發明（設計）人: 李鵬;霍艷霞;鄒敏佳;高發雄;劉文松;杜方孟;王亞平;聶清明;湯騰;徐向陽
• 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

一種軌道交通抗側滾扭桿減重方法，抗側滾扭桿包括扭桿軸和扭轉臂，扭轉臂連接在扭桿軸的兩端，扭桿軸采用空心結構，且扭桿軸的外徑和內徑是根據所處長度位置的抗扭剛度大小確定，并在扭桿軸的長度方向按照外徑為梯形結構形狀分段布置。通過合理的優化空心扭桿中的空心扭桿軸和空心扭轉臂的內徑和外徑的值，使得空心扭桿能在不影響正常工作的前提下，大幅度的節約生產鈕桿的耗材，從而大幅度降低鈕桿生產的成本；以及大幅度減小扭桿的重量，使扭桿符合軌道車輛的節能減排、環保和輕量化的高要求。

技術領域

本發明涉及一種扭桿，具體涉及一種能在確保抗彎剛度、抗剪剛度、抗扭剛度和實際安裝尺寸的前提下能大幅度節約耗材的扭桿。

背景技術

現有軌道車輛用抗側滾扭桿主要有直扭桿和彎扭桿兩種結構，這兩種結構均采用實心扭桿軸。同樣結構和剛度條件下，一般實心扭桿軸較空心扭桿軸的重量要高得多，對應的材料成本也會同樣較高。

本發明提出了一種軌道車輛用空心抗側滾扭桿，主要是將扭桿軸由原來的實心軸結構改為空心管式結構，大幅減少扭桿軸的重量，為軌道車輛用抗側滾扭桿輕量化提供技術方向，同樣大幅降低扭桿軸的材料成本。

近幾年來，隨著軌道交通運行速度和舒適性的要求越來越高，對軌道交通運行性能和行車安全至關重要的轉向架的運行穩定性。在提倡節能減排，環境保護的大背景下，車輛的部件輕量化已經是軌道交通行業的一項重要技術，輕量化、低噪聲、高可靠性、易維護等要求也越來越高。由于扭桿軸是抗側滾扭桿系統中最為關鍵的部件，在輕量化設計過程中，一般不會對扭桿軸材料進行變更，只能對其結構進行優化。

目前常見的是采用變截面設計，即應力大的區域采用材料多的大截面，應力小的區域采用材料少的小截面，但這種方式對重量的減少非常小，因此目前抗側滾扭桿系統的輕量化設計往往是考慮將支撐座、連桿等部件的材料變更為更為輕質的鋁合金、鈦合金等。扭桿軸是抗側滾扭桿系統中最為關鍵的部件，往往也是重量最重的部件，因而扭桿軸的輕量化探究對抗側滾扭桿系統輕量化設計尤為重要。實踐證明將抗側滾扭桿的扭桿軸制作成空心的結構是解決上述問題的一個較好的方案，但制造空心扭桿軸也會遇到一些難點。

制造空心扭桿軸的難點在于：如何確定空心扭桿軸的外徑和內徑，使得扭桿軸制作成空心結構后，能使其抗扭剛度大于或等于機車上正在使用的實心扭桿軸的抗扭剛度。而要確保空心扭桿軸有足夠的抗扭剛度，又要制作成空心扭桿，是需要增大空心扭桿軸的外徑的尺寸的。從理論上來說，在空心扭桿軸的抗扭剛度值為一個恒定的值的情況下，是將外徑的尺寸做得越大，且空心扭桿軸內外徑之比α越大（即空心扭桿軸的管壁越薄）就越節約耗材和制作成本。

但空心扭桿軸的外徑增大后，會引起一些問題，例如，需要同時增大扭轉臂的尺寸，會增加扭轉臂的耗材。而其中最突出的是：空心扭桿軸的外徑太大會使空心扭桿軸容易在工作狀態下與周圍的部件發生干涉。

事實上，空心扭桿軸的外徑確定下來后，對于空心扭桿軸的內徑的確定，仍有一些問題要解決。因為，在能滿足抗扭剛度的前提下，也并不是將空心扭桿軸內外徑之比α設置得越大越好。因為，雖然此時內外徑之比α的取值越大，也就是內徑的尺寸越大，就會使空心扭桿軸的橫截面積越小，也就越節約耗材；但是內外徑之比α的取值太大會導致空心扭桿軸的橫截面積過小，使空心扭桿軸的抗剪剛度達不到實際工作所要求強度。因為空心扭桿軸的橫截面積越小，其抗剪剛度也會越小。因此，空心扭桿軸內外徑之比α需要綜合考慮以上因素，取一個適當取值范圍。

通過國內檢索發現以下專利與本發明有相似之處：