[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

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，屬于軌道車輛設計制造技術領域。本發明為了保證車輛在直線和曲線運行時具有良好的運行平穩性、曲線通過性以及抗蛇形能力并有效降低輪軌磨耗，減少運營維護成本。該機械懸浮式二系懸掛裝置由正剛度單元、負剛度單元組成。正剛度單元為傳統二系懸掛彈簧，提供垂向、縱向、橫向的剛度；負剛度單元由水平彈簧，豎直導桿，滾動軸桿，軸承，滑塊滑軌，直線軸承等組成，該單元機構在縱向、橫向能夠保持自由滑動，且只提供垂向的負剛度特性，負剛度單元機構與車體采用球鉸連接，以保證車體具有伸縮、橫移、沉浮、側滾、點頭、搖頭6個自由度。具有更好的隔振性能；機械懸浮式轉向架能極大程度提升車輛直線運行的垂向平穩性，改善車輛運行的橫向平穩性。

技術領域

本發明涉及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(簡稱機械懸浮式轉向架)，屬于軌道車輛設計制造技術領域。

背景技術

重載快捷鐵路貨車轉向架設計是實現鐵路貨運跨越式發展的關鍵核心技術，盡管我國高鐵技術已取得巨大進步，交通運輸得到高速發展，但由于高鐵建設以及運營維護成本較高，很難在全國范圍內開展高鐵貨物運輸，即使開展也只適用于小件或高附加值商品運輸。而普通線路運輸具有建設、運營維護成本低，運營里程占比大，運輸量大等優點，是我國最主要的貨物運輸方式；但普通線路貨物運輸的時效性已不能滿足社會和經濟發展需求。因此，研究既有普通線路重載快捷轉向架對全面提升我國鐵路貨運能力，滿足我國經濟發展需求以及提高鐵路貨運的經濟效益具有重要意義。

盡管我國已經掌握了普通線路貨車轉向架、牽引和制動等關鍵核心技術，但由于既有普通線路等級條件的限制以及車輛二系懸掛剛度的影響，快速行駛的車輛很難在復雜振動環境下仍保持低動力特性，從而導致車輛系統受到軌道不平順帶來的輪軌力增大和蛇行運動加劇，并產生嚴重輪軌磨耗，不僅損害鐵路軌道，而且使列車動力學性能惡化。同時，轉向架軸重的增加會導致輪軌磨耗加劇，增加運營維護成本；而且改變輪軌接觸關系，對列車運行穩定性、安全性及系統各部件使用壽命都會產生較大影響。因此，針對傳統轉向架二系懸掛存在的問題，研發設計出新型低動力轉向架，對保障我國鐵路貨運能力具有重大的戰略和經濟意義。

發明內容

本發明提供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，以為了保證車輛在直線和曲線運行時具有良好的運行平穩性、曲線通過性以及抗蛇形能力并有效降低輪軌磨耗，減少運營維護成本。

本發明采用如下技術方案:

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，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(傳統線性懸掛彈簧)，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、滾動軸桿、軸承、端部支撐塊、水平彈簧、頂層滑塊滑軌、中間層滑塊滑軌、底層滑塊滑軌、底板、中間層板、直線軸承和頂層外框；

每個線性懸掛彈簧的頂部與車體連接，其底部用于與轉向架構架連接；

負剛度單元的頂部通過豎直導桿與車體上端采取球鉸連接，負剛度單元的底部由底板固接于轉向架構架上；

豎直導桿、滾動軸桿以及軸承位于兩個端部支撐塊之間，

頂層外框通過中間層板設置在底板上，兩個端部支撐塊安裝在頂層外框的底板上，直線軸承安裝在頂層外框的底板上；