[發明專利]具有機械懸浮式二系懸掛裝置的重載快捷鐵路貨車轉向架及剛度計算方法

有效

• 申請號: 201911131042.8
• 申請日: 2019-11-18
• 公開（公告）號: CN110843840B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 曹慶杰;李智澤;朱光楠;徐超;劉吉曄;段仕會;張瀟漢;李強強
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學;中車齊齊哈爾車輛有限公司
• 主分類號: B61F5/02
• 分類號: B61F5/02;B61F5/06;B61F5/50;G06F30/15;G06F30/20
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 楊立超

1.一種具有機械懸浮式二系懸掛裝置的重載快捷鐵路貨車轉向架，其特征在于，所述轉向架包括正剛度單元、負剛度單元；

正剛度單元包括兩個二系線性懸掛彈簧(1)，用于向輪軌提供垂向、縱向、橫向的剛度；

負剛度單元位于兩個二系線性懸掛彈簧(1)之間；

負剛度單元在輪軌縱向、橫向能夠保持自由滑動，且只提供垂向的負剛度特性，負剛度單元與車體采用球鉸連接，用于保證車體具有伸縮、橫移、沉浮、側滾、點頭、搖頭6個自由度；

負剛度單元包括豎直導桿(2)、滾動軸桿(3)、軸承(4)、端部支撐塊(5)、水平彈簧(6)、頂層滑塊滑軌(7)、中間層滑塊滑軌(8)、底層滑塊滑軌(9)、底板(10)、中間層板(11)、直線軸承(12)和頂層外框(13)；

每個二系線性懸掛彈簧(1)的頂部與車體(14)連接，其底部用于與轉向架構架(15)連接；

負剛度單元的頂部通過豎直導桿(2)與車體(14)上端采取球鉸連接，負剛度單元的底部由底板(10)固接于轉向架構架(15)上；

豎直導桿(2)、滾動軸桿(3)以及軸承(4)位于兩個端部支撐塊(5)之間，

頂層外框(13)通過中間層板(11)設置在底板(10)上，兩個端部支撐塊(5)安裝在頂層外框(13)的底板上，直線軸承(12)安裝在頂層外框(13)的底板上；

豎直導桿(2)兩側具有半徑為R的半圓弧，每個滾動軸桿(3)與相對應的半圓弧保持純滾動；每個滾動軸桿(3)與對應的軸承(4)緊固配合，在兩側的滾動軸桿(3)的作用下以及直線軸承(12)的約束作用下，位于中間的豎直導桿(2)沿著垂直方向運動；每個水平彈簧(6)一端與端部支撐塊(5)固定連接，另一端與頂層外框(13)固定連接；端部支撐塊(5)底部通過頂層滑塊滑軌(7)保證水平彈簧(6)能沿著水平方向自由滑動；中間層板(11)上端設有在中間層滑塊滑軌(8)，底板(10)的下端設有底層滑塊滑軌(9)，在中間層滑塊滑軌(8)以及底層滑塊滑軌(9)的作用下，負剛度單元機構可以在縱向、橫向保持自由滑動。

2.根據權利要求1所述的一種具有機械懸浮式二系懸掛裝置的重載快捷鐵路貨車轉向架，其特征在于，頂層滑塊滑軌(7)包括頂層滑塊(7-1)和頂層滑軌(7-2)，中間層滑塊滑軌(8)包括中間層滑塊(8-1)和中間層滑軌(8-2)，底層滑塊滑軌(9)包括底層滑塊(9-1)和底層滑軌(9-2)；

端部支撐塊(5)底部與頂層滑塊(7-1)固定連接，保證水平彈簧(6)能沿著頂層滑軌(7-2)自由滑動，頂層滑軌(7-2)安裝在頂層外框(13)的底板上；

中間層滑軌(8-2)安裝在中間層板(11)的上端面上，位于中間層滑軌(8-2)內中間層滑塊(8-1)設置在頂層外框(13)下部；

底層滑軌(9-2)安裝在中間層板(11)的下端面上，位于底層滑軌(9-2)內底層滑塊(9-1)設置在底板(10)的凹槽內。

3.根據權利要求1或2所述的一種具有機械懸浮式二系懸掛裝置的重載快捷鐵路貨車轉向架，其特征在于，所述負剛度單元以豎直導桿(2)的軸線為中心，鏡像對稱。

4.根據權利要求3所述的一種具有機械懸浮式二系懸掛裝置的重載快捷鐵路貨車轉向架，其特征在于，所述頂層外框(13)由兩個三角形體以及連接二者的底板構成。

5.一種權利要求1-4中任意一項權利要求所述具有機械懸浮式二系懸掛裝置的重載快捷鐵路貨車轉向架的剛度計算方法，其特征在于：

設滾動軸桿(3)的圓心與豎直導桿(2)的圓弧圓心在同一水平面時，水平壓簧(6)壓縮量為Δl；二系線性懸掛彈簧(1)的剛度為K₂，水平壓簧(6)剛度為K₁；車體質量為M，

初始狀態時，二系線性懸掛彈簧(1)壓至某一距離δ₀，使豎直導桿(2)的圓弧圓心與滾動軸桿(3)圓心處于同一水平面，確保二系線性懸掛彈簧(1)恢復力完全抵消車體的重力，即8K₂δ₀＝Mg；

每節車廂下端放置兩個轉向架，每個轉向架左右對稱布置機械懸浮式二系懸掛系統；

當車體向上運動到某一距離Z時，車體受到的回復力可表示為：

二系懸掛剛度為：

令則

通過設置系統內部參數b和c可以有效降低系統動剛度，從而實現低頻，超低頻或低至0頻的隔振。