机车用四轴高速转向架

摘要

一种机车用四轴高速转向架，它包括构架以及装设于构架上的四个轮对、驱动装置、悬挂机构、制动装置和传动机构，所述轮对通过悬挂机构安装于构架上，每个轮对分别与安装于构架上的传动机构和驱动装置相连，所述四个轮对成对地分成两组，同组中两个轮对之间通过带球面轴箱轴承的均衡梁相连，所述均衡梁通过支承轴固定于构架上，均衡梁与构架之间设有一根或一根以上的螺旋弹簧。本发明是一种牵引功率大、粘着重量大、牵引能力大、曲线通过性能好、轮轨磨耗小的机车用四轴高速转向架。

说明书

技术领域

本发明主要涉及到铁路机车的转向架领域，特指一种机车用四轴高速转向架，尤其适用于200km/h速度等级的铁路机车。

背景技术

现有技术中，200km/h速度等级电力机车转向架技术在欧洲已比较成熟，如X2000、KTT、1016，101、S252、BB36000等。它们的动力车转向架结构各有特点，但均采用了高可靠性、轻量化、免维护、换件修的设计原则；均采用电机全悬挂结构降低簧下重量来满足高速运行性能，并进行了大量的试验验证工作，其安全可靠性得到了运行验证。

对于国内，在总结SS8、SS9、DF11等准高速机车的基础上，从1999年开始研制200km/h电力机车及动力车转向架，如奥星、蓝箭、中华之星等转向架。这些转向架的成功研制为我国高速转向架技术发展奠定了较为坚实的技术基础。

以上高速动力转向架均采用2轴B0-B0结构型式，不能完全满足我国铁路客货运输要求，主要表现在牵引能力不够。C0-C0六轴200km/h机车虽然可以提高牵引能力，但较小半径曲线通过能力较差。由于国外先进国家的200km/h机车基本不采用C0-C0轴式，其B0-B0轴式机车的先进成熟技术很难在该轴式机车上采用。

前苏联为铁路提高货运能力，成功开发了四轴转向架的八轴速度100km/h的内燃机车TEM7，其运用效果良好。1988年为提高铁路客运能力，成功研制成功TEP80型号单节八轴客运内燃机车，运营速度160km/h，用于牵引1600t的客运列车。俄罗斯于1997年在TEP80的基础上，研制成功EP200交流电力客运机车，功率8000kW，运营速度200km/h，可牵引20节客车。2002年两台机车投入运营，其4轴转向架的最高速度为250km/h。单节八轴机车具有牵引功率大，粘着重量大，牵引能力大，曲线通过性能好，轮轨磨耗小等缺点。

发明内容

本发明要解决的问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种牵引功率大、粘着重量大、牵引能力大、曲线通过性能好、轮轨磨耗小的机车用四轴高速转向架。

为解决上述技术问题，本发明提出的解决方案为：一种机车用四轴高速转向架，其特征在于：它包括构架以及装设于构架上的四个轮对、驱动装置、悬挂机构、制动装置和传动机构，所述轮对通过悬挂机构安装于构架上，每个轮对分别与安装于构架上的传动机构和驱动装置相连，所述四个轮对成对地分成两组，同组中两个轮对之间通过带球面轴箱轴承的均衡梁相连，所述均衡梁通过支承轴固定于构架上，均衡梁与构架之间设有一根或一根以上的螺旋弹簧。

所述支承轴的上端固定于构架上，底端固定于均衡梁中部的空腔内，支承轴底端与均衡梁内壁之间设有橡胶导柱。

所述构架与机车车体之间通过中心销相连并实现机车牵引与制动，所述中心销的一端通过螺栓与车体固接，另一端的外圆周处设有自润滑球套，自润滑球套压入构架的销孔内，自润滑球套与销孔的内壁之间设有与自润滑球套配合的外套，自润滑球套通过压板固定。

所述每组轮对两个车轮对应相连的驱动装置呈对置状布置，所述驱动装置中牵引电机的一端依次通过电机悬挂臂、摆杆以及两个橡胶关节悬挂于构架端梁或横梁上，另一端通过吊挂座和橡胶关节悬挂于构架的端梁或横梁上，所述牵引电机通过传动机构与轮对的空心轴相连。

所述制动装置包括制动盘、闸片、闸片托、制动缸以及制动杠杆机构，所述制动盘固定于轮对上并夹设于车轮的两侧，与制动盘配合的闸片装设于闸片托上，闸片托通过制动杠杆机构与制动缸相连，制动缸和闸片托通过橡胶关节吊挂在构架上。

与现有技术相比，本发明的优点就在于：

1、本发明的机车用四轴高速转向架，其采用四轴结构，提高了电力机车稳定性、平稳性和曲线通过性能，尤其是提高电力机车小半径曲线通过性能；

2、本发明的机车用四轴高速转向架，其架采用四轴结构，提高了电力机车牵引功率、粘着重量、牵引能力，可明显提高铁路运输效率，节省机车制造成本和运输成本；

3、本发明的机车用四轴高速转向架，其转向架上四个轮对成对地分成两组，同组中两个轮对之间通过带球面轴箱轴承的均衡梁相连，该结构的采用使所述转向架具有曲线通过性能好，轮轨磨耗小等优点；

4、本发明的机车用四轴高速转向架，其中心销式牵引装置的应用，简化了所述转向架的结构，减小转向架二系弹簧和减振器的位移载荷，利于维护检修；

5、本发明的机车用四轴高速转向架，其电机弹性架悬的应用，提高了所述转向架的运行稳定性和平稳性；减小电机振动，改善构架的受力状态，事宜于高速运行；

6、本发明的机车用四轴高速转向架，其轮盘制动装置的应用，提高了所述转向架的空气制动可靠性，避免了踏面制动对车轮的损伤。

附图说明

图1是本发明的主视结构示意图；

图2是本发明的俯视结构示意图；

图3是本发明中均衡梁的结构示意图；

图4是本发明中中心销的结构示意图；

图5是本发明中驱动装置和传动机构的结构示意图；

图6是本发明中牵引电机悬挂的结构示意图；

图7是本发明中制动装置的结构示意图。

图例说明

1、轮对                 2、均衡梁

3、抗蛇行减振器         4、中心销

5、高圆螺旋弹簧         6、垂向减震器

7、垂向减震器           8、构架

9、车体                 12、牵引电机

14、横向减震器          22、螺旋弹簧

23、橡胶导柱            24、支承轴

41、压板                42、自润滑球套

43、外套                44、销孔

45、螺栓                101、制动缸

102、制动杠杆机构       103、橡胶关节

104、制动盘             105、螺栓

106、闸片托             107、闸片

111、传动销             112、空心轴

113、传动轴承           114、承载式齿轮箱

115、从动齿轮           116、从动齿轮

117、传动盘             118、传力橡胶关节

119、主动齿轮           131、橡胶关节

132、关节螺栓       133、摆杆

134、电机悬挂臂     135、挂臂螺栓

136、螺栓           137、吊挂座

138、螺栓           139、橡胶关节

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1和图2所示，本发明的一种机车用四轴高速转向架，它包括构架8以及装设于构架8上的四个轮对1，轮对1通过悬挂机构安装于构架8上，每个轮对1分别与安装于构架8上的传动机构和驱动装置相连，四个轮对1成对地分成两组，同组中两个轮对1之间通过带球面轴箱轴承的均衡梁2相连，均衡梁2通过支承轴24固定于构架8上，均衡梁2与构架8之间设有一根或一根以上的螺旋弹簧22。每组轮对1和相应的两个均衡梁2通过四个球面轴箱轴承组成一个平行四边形机构，该机构可以发生菱形变形，以适应曲线通过的要求。菱形变形的回复力矩由螺旋弹簧22的横向刚度提供。这种轮对定位方式保证了本方案4轴转向架的曲线通过性能。参见图3所示，支承轴24的上端通过螺栓固定于构架8上，底端则固定于均衡梁2中部的空腔内，支承轴24底端与均衡梁2内壁之间设有橡胶导柱23，这样由均衡梁2相连的每组轮对1和构架8之间的垂直方向上靠螺旋弹簧22以及支承轴24支撑，横向和纵向则由橡胶导柱23定位，并在构架8和均横梁2之间设置的垂向减振器7，以此形成一系悬挂系统。本实施例中，构架8采用“目”字形结构，由钢板焊接而成；构架8主要用来传递牵引和制动力，支承车体9的重量，适应曲线通过，承受来自轮对1和车体9的振动，同时支承电机、制动器、传动装置及辅助装置。轮对1采用整体辗钢车轮，空心合金钢车轴；其用来实现牵引和制动，支承机车重量，实现机车导向，适应曲线通过，适应机车的横向稳定性。转向架与车体9相连时，在构架8与车体9之间设置若干组高圆螺旋弹簧5，辅之以垂向减震器6、横向减震器14、抗蛇行减振器3形成二系悬挂系统，其中，抗蛇行减振器3和横向减震器14装设于构架8的侧面，另一端装设于车体9上；垂向减震器6装设于构架8与车体9之间以及构架8与均衡梁2之间。两组悬挂系统保证了机车的平稳性和舒适性，保证了采用了本发明四轴高速转向架机车的高速平稳性和舒适性。

如图4所示，本发明中转向架的构架8与机车车体9之间通过中心销4相连并实现机车牵引与制动。中心销4的一端通过螺栓45与车体9固接，另一端的外圆周处设有自润滑球套42，自润滑球套42压入构架8的销孔44内，自润滑球套42与销孔44的内壁之间设有与自润滑球套42配合的外套43，自润滑球套42通过压板41固定与保护。自润滑球套42与外套43之间纵向实现牵引力传递，并可实现横向、垂向运动及转动。因此，本发明转向架中的牵引结构简单，能较好适应转向架与车体9间的各种运动。

如图5所示，本发明中的每个轮对1均与一个独立的驱动装置(采用牵引电机)和传动机构相连，每组轮对1的两个驱动装置呈对置状布置，采用对置的设计理念旨在保证转向架的簧间质量质心尽量靠近转向架的几何中心，减少转向架的摇头转动惯量。另一方面由于转向架基础制动采用轮盘制动，受结构空间的限制，而必须采用对置方式。驱动装置的牵引电机12通过传动机构与空心轴112相连，传动机构采用承载式齿轮箱114，空心轴112通过端部的传动销111和传动盘117与轮对1相连，传动销111与传动盘117之间设有传力橡胶关节118。承载式齿轮箱114中设有与牵引电机12输出轴相连的主动齿轮119，主动齿轮119通过与其啮合的从动齿轮115、116以及传动轴承113与空心轴112相连。参见图6所示，本实施例中，驱动装置采用架悬方式与构架8相连，驱动装置中牵引电机12的一端依次通过电机悬挂臂134、摆杆133以及两个橡胶关节131悬挂于构架8端梁或横梁上，电机悬挂臂134通过挂臂螺栓135固定于牵引电机12上；摆杆133的一端利用橡胶关节131和关节螺栓132固定于构架8端梁或横梁上，另一端与电机悬挂臂134相连。牵引电机12的另一端通过吊挂座137和橡胶关节139悬挂于构架8的端梁或横梁上，吊挂座137通过螺栓136固定在电机12上，而橡胶关节139的芯轴通过螺栓138固定在构架8上。驱动装置的牵引电机采用弹性架悬，有效地提高了本发明四轴转向架的运动临界速度和机车的平稳性。

如图7所示，本发明中的制动装置包括制动盘104、闸片107、闸片托106、制动缸101以及制动杠杆机构102，制动盘104通过特殊螺栓105与轮对1连接，夹设于车轮的两侧，与制动盘104配合的闸片107装设于闸片托106上，闸片托106通过制动杠杆机构102与制动缸101相连接为一整体。制动缸101和闸片托106通过橡胶关节103吊挂在构架8上。这种盘形制动的方式，保证了采用本发明四轴高速转向架机车的高速制动性能和可靠性。