孙明道 (中国湖北省武汉市江夏经济开发区大桥新区, Hubei 2, 430212, CN)
XU, Yong (Daqiao New Area, Jiangxia Economic Development ZoneWuhan, Hubei 2, 430212, CN)
徐勇 (中国湖北省武汉市江夏经济开发区大桥新区, Hubei 2, 430212, CN)
南车长江车辆有限公司 (中国湖北省武汉市江夏经济开发区大桥新区, Hubei 2, 430212, CN)
SUN, Mingdao (Daqiao New Area, Jiangxia Economic Development ZoneWuhan, Hubei 2, 430212, CN)
孙明道 (中国湖北省武汉市江夏经济开发区大桥新区, Hubei 2, 430212, CN)
XU, Yong (Daqiao New Area, Jiangxia Economic Development ZoneWuhan, Hubei 2, 430212, CN)
| 权 利 要 求 书 1.一种空重两级摩擦式下旁承，包括呈套装配合关系的旁承内座（6) 和旁承外套 （4) ， 其特征在于： 所述旁承内座 （6) 的上部设置有旁承 内座压块（2) ， 所述旁承内座压块（2) 的顶部设置有重载摩擦板（1) ； 所述旁承外套 （4) 的上部设置有旁承外套压板 （7) ， 所述旁承外套压 板 （7) 的顶部设置有空载摩擦板 （3) ； 所述空载摩擦板 （3) 的摩擦系 数 14和重载摩擦板 （1) 的摩擦系数 μζ满足如下数学关系： μΐί>μζ; 所述 旁承内座 （6) 和旁承外套 （4) 之间设置有用于控制两者垂向位置关系 的弹性元件 （5) ， 所述弹性元件 （5) 的力学性能使空载摩擦板 （3) 和 重载摩擦板 （1) 满足如下位置关系： 在空车状态下空载摩擦板 （3) 的 水平位置高于重载摩擦板（ 1 )的水平位置，在重车状态下空载摩擦板（ 3 ) 的水平位置与重载摩擦板 （1) 的水平位置齐平。 2. 根据权利要求 1所述的空重两级摩擦式下旁承， 其特征在于： 所 述旁承内座 （6) 的外壁和旁承外套 （4) 的内壁呈锥筒形结构， 所述弹 性元件 （5) 是设置在旁承内座 （6) 的外壁和旁承外套 （4) 的内壁之间 并与它们硫化成一体的锥筒形橡胶层。 3. 根据权利要求 1所述的空重两级摩擦式下旁承， 其特征在于： 所 述旁承内座（6) 的外壁和旁承外套（4) 的内壁呈直筒形滑动配合结构， 所述弹性元件 （5) 是设置在旁承内座 （6) 的凸台和旁承外套 （4) 的凸 缘之间的螺旋复位弹簧。 4. 根据权利要求 1或 2或 3所述的空重两级摩擦式下旁承， 其特征 在于： 所述旁承内座压块 （2) 与旁承内座 （6) 的上部之间为凸凹球面 配合连接结构。 5. 根据权利要求 4所述的空重两级摩擦式下旁承， 其特征在于： 所 述旁承内座压块 （2) 由上部的短柱面体 （2a) 和下部的半球面体 （2b) 构成， 所述重载摩擦板 （1) 嵌置在所述短柱面体 （2a) 的顶部， 所述短 柱面体 （2a) 的外壁套装有摩擦板护环 （9) ， 所述半球面体 （2b) 活动 嵌置在旁承内座 （6) 上部对应的凹形球面坑槽中。 6. 根据权利要求 1或 2或 3所述的空重两级摩擦式下旁承， 其特征 在于： 所述旁承外套压板 （7) 的内圈与所述旁承内座压块 （2) 的外圈 之间设置有防尘圈 （8) 。 7. 根据权利要求 6所述的空重两级摩擦式下旁承， 其特征在于： 所 述防尘圈 （8) 设置在所述旁承外套压板 （7) 的内圈上。 8. 根据权利要求 1或 2或 3所述的空重两级摩擦式下旁承， 其特征 在于： 所述空载摩擦板（3) 的数量为偶数块， 对称设置在所述旁承外套 压板 （7) 的顶部两侧。 9. 根据权利要求 8所述的空重两级摩擦式下旁承， 其特征在于： 所 述空载摩擦板（3)的数量为四块，两两对称设置在所述旁承外套压板（7) 的顶部两侧。 10. 根据权利要求 1或 2或 3所述的空重两级摩擦式下旁承， 其特 征在于：所述重载摩擦板（1)采用高分子材料制成，所述空载摩擦板（3) 采用高分子材料中的改性尼龙材料制成。 8 |
技术领域
本发明涉及铁道货车转向架上用于承载车体重 量的下旁承， 具体地 指一种空重两级摩擦式下旁承。
背景技术
铁道货车转向架是铁道货车的关键性部件， 其基本上包括两个侧架 组成和一个摇枕组成这三大件式结构， 侧架组成的两端导框通过承载鞍 和轴承组成安装在前后轮对组成上， 摇枕组成的两端则通过两组中央弹 簧悬挂装置安装在侧架组成的中央方框内。 两组中央弹簧悬挂装置用于 承担摇枕组成的载荷。 摇枕组成的中央设置有下心盘， 摇枕组成的两侧 设置有下旁承，它们分别与铁道货车车体底部 的上心盘和上旁承相配合， 用于承载车体的重量。
早期的车体承载结构是由摇枕组成中央的下心 盘全部承担车体的载 重， 而摇枕组成两侧的下旁承仅起辅助支承定位作 用。 其后为了提高铁 道货车的空车临界速度， 又发展成为以下心盘为主要承载部件、 下旁承 为辅助承载部件的结构。 上下旁承之间的摩擦力可为空车时转向架的回 转提供适当的摩擦阻力矩， 以满足铁道货车提速的要求。
上述下心盘全承载方式和下心盘与下旁承共同 承载方式一般统称为 心盘承载方式。 心盘承载方式转向架的优点是车体通过曲线时 其转向架 转向灵活， 而车体通过扭曲线路时其轮重均载性好。 但其缺点是车体垂 直载荷由车体中心直接作用于摇枕组成的中央 ， 再由摇枕组成传至两边 侧架组成的中央方框， 导致摇枕组成产生的弯矩大， 摇枕组成需要的横 截面大， 自重相应增大， 制造成本相应增高， 并且心盘承载车辆在侧滚 振动时的平稳性较差。
为了解决上述问题， 人们试图采用两侧下旁承全部承担车体载重的 方式来取代心盘承载。 然而， 这种全旁承承载式结构的构思难点在于铁 道货车的空载和重载差别太大。 重载时下旁承的摩擦力矩过大、 车体过 曲线时轮轨的横向力增大， 加大了脱轨的危险性和轮缘的磨耗。 如为降 低重载时下旁承的摩擦力矩而减小下旁承的摩 擦系数， 又会导致空载时 下旁承的摩擦力矩过小， 使转向架的空车临界速度过低。 因此， 如何使 旁承承载式结构能兼顾铁道货车的空载和重载 性能， 对减轻车辆自重和 改善铁道车辆的运行品质具有重要的现实意义 。 发明内容
本发明的目的就是要提供一种适合于全旁承承 载式铁道货车转向架 的空重两级摩擦式下旁承。 采用该下旁承可以减轻转向架中摇枕组成的 重量， 提高摇枕组成的可靠性， 使铁道货车转向架在空载时具有较高的 临界速度， 在重载时又具有较好的曲线通过能力， 以满足当前铁道货车 大幅提速的需要。
为实现上述目的， 本发明所设计的空重两级摩擦式下旁承， 包括呈 套装配合关系的旁承内座和旁承外套。 所述旁承内座的上部设置有旁承 内座压块， 所述旁承内座压块的顶部设置有重载摩擦板。 所述旁承外套 的上部设置有旁承外套压板， 所述旁承外套压板的顶部设置有空载摩擦 板。所述空载摩擦板的摩擦系数 k 和重载摩擦板的摩擦系数 ^满足如下 数学关系： μΐί >μ ζ 。 所述旁承内座和旁承外套之间设置有用于控制 两者垂 向位置关系的弹性元件， 所述弹性元件的力学性能使空载摩擦板和重载 摩擦板满足如下位置关系： 在空车状态下空载摩擦板的水平位置高于重 载摩擦板的水平位置， 在重车状态下空载摩擦板的水平位置与重载摩 擦 板的水平位置齐平。
本发明通过设置不等高的空载摩擦板和重载摩 擦板将下旁承的支承 结构分为两级， 并通过弹性元件限定空载摩擦板和重载摩擦板 的位置关 系。 这样， 在空车状态下， 由空载摩擦板支承车体的全部重量， 此时下 旁承呈弹性状态， 为车体的第三系弹性悬挂系统。 由于设计空载摩擦板 的摩擦系数较大和空车静挠度加大 （有第三系弹性） ， 因此既可提高空 载时的临界速度， 又可提高空车轮重减载的安全性。 而在重车状态下， 空载摩擦板被压缩至与重载摩擦板等高， 由空载摩擦板和重载摩擦板共 同支承车体的全部重量， 此时下旁承呈刚性状态， 消除了车体侧滚游间， 增大了车辆侧滚振动时的平稳性； 同时由于设计重载摩擦板的摩擦系数 较小， 保证重车状态有较好的通过曲线能力。
进一步地， 所述旁承内座压块与旁承内座的上部之间为凸 凹球面配 合连接结构。 具体制作时， 所述旁承内座压块由上部的短柱面体和下部 的半球面体构成， 所述重载摩擦板嵌置在所述短柱面体的顶部， 所述短 柱面体的外壁套装有摩擦板护环， 所述半球面体活动嵌置在旁承内座上 部对应的凹形球面坑槽中。 这样， 一方面可以将重载摩擦板牢靠地固定 在旁承内座压块上， 另一方面旁承内座压块与旁承内座的凸凹球面 配合 关系具有极佳的吻合性， 即使在各部件构造存在偏差时， 仍可确保在重 车状态下重载摩擦板与车体上旁承接触良好， 从而确保上、 下旁承间工 作的稳定和可靠。
本发明的优点在于： 将下旁承的承载结构分为空重两级后， 其在空 载状态下可以由较大的摩擦系数的空载摩擦板 产生较大的摩擦力矩， 提 高车体的临界速度； 而在重载状态下可以由较小摩擦系数的重载摩 擦板 减轻过大的旁承摩擦力矩， 减轻车体过曲线时对轮轨的横向力， 使重车 具有较好的曲线通过性能。 并且， 将这种下旁承用于全旁承承载式铁道 货车转向架时， 可减轻转向架中摇枕组成的重量， 提高摇枕组成的可靠 性， 使铁道货车的运行更为平稳， 满足铁道货车大幅提速的需要。 附图说明
图 1为本发明的空重两级摩擦式下旁承的立体结 示意图； 图 2为图 1中弹性元件采用锥筒形橡胶层的空重两级摩 式下旁承 的剖视结构示意图；
图 3为图 1中弹性元件采用螺旋复位弹簧的空重两级摩 式下旁承 的剖视结构示意图。 具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步 的详细描述： 如图 1~3所示， 本发明的空重两级摩擦式下旁承， 具有一个位于中 间的旁承内座 6和一个套装在旁承内座 6外周并可上下移动的旁承外套 4。 旁承内座 6的上部安装有旁承内座压块 2， 旁承内座压块 2的顶部安 装有重载摩擦板 1。旁承外套 4的上部安装有旁承外套压板 7， 旁承外套 压板 7的顶部安装有空载摩擦板 3。 在旁承内座 6和旁承外套 4之间安 装有用于控制两者上下位置关系的弹性元件 5， 弹性元件 5 的力学性能 应使空载摩擦板 3和重载摩擦板 1满足如下位置关系： 在空车状态下空 载摩擦板 3的水平位置高于重载摩擦板 1的水平位置 （图 2~3中标示出 了两者的高度差 h) ， 在重车状态下空载摩擦板 3 的水平位置与重载摩 擦板 1的水平位置齐平。 同时， 空载摩擦板 3的摩擦系数 μΐί 和重载摩擦 板 1的摩擦系数 2 应满足如下数学关系： μΐί >μ ζ 。一般而言， 重载摩擦板 1 可以选用高分子材料制成， 其不仅具有较小的摩擦系数， 而且具有极 好的减摩耐磨性能， 适于重车承载的需要； 而空载摩擦板 3可以采用高 分子材料中的改性尼龙材料制成， 其不仅可具有较大的摩擦系数， 而且 具有极佳的耐磨抗蚀性能， 可减轻对车体上旁承的磨损， 方便检修和更 换， 有效降低使用成本。
本领域技术人员对上述弹性元件 5控制的高度差 h、 空载摩擦板 3 的摩擦系数 以及重载摩擦板 1的摩擦系数 μ ζ 等参数的选值范围，可依 据车辆空载和重载运行的需要进行设计或调整 。 在实际制造时， 本发明 的空重两级摩擦式下旁承可以采用如下两种结 构形式： 其一是旁承内座 6的外壁和旁承外套 4的内壁呈锥筒形结构， 弹性元件 5是设置在旁承 内座 6的外壁和旁承外套 4的内壁之间并与它们硫化成一体的锥筒形橡 胶层（图 2中的结构） 。 由于锥筒形橡胶层的剪切弹性大于其压缩弹性 ， 因此由旁承内座 6、 旁承外套 4和弹性元件 5构成的弹性体具有较小垂 向刚度和较大的径向刚度， 易于对空载摩擦板 3和重载摩擦板 1进行准 确定位。 其二是旁承内座 6的外壁和旁承外套 4的内壁呈直筒形滑动配 合结构， 弹性元件 5是设置在旁承内座 6的凸台和旁承外套 4的凸缘之 间的螺旋复位弹簧 （图 3中的结构） 。 螺旋复位弹簧结构简单、 加工容 易、 安装和更换方便， 同样适合于对空载摩擦板 3和重载摩擦板 1进行 准确定位。
作为本发明的优选方案， 上述旁承内座压块 2与旁承内座 6的上部 之间采用凸凹球面配合连接结构。 具体地， 旁承内座压块 2由上部的短 柱面体 2a和下部的半球面体 2b构成， 重载摩擦板 1嵌置在短柱面体 2a 的顶部， 短柱面体 2a的外壁套装有摩擦板护环 9， 半球面体 2b活动嵌 置在旁承内座 6上部对应的凹形球面坑槽中。 采用这种结构， 在重车状 态下重载摩擦板 1能够始终与车体上旁承保持紧密贴合， 摩擦工作面受 力均匀， 产生摩擦力稳定， 可进一步提高车辆重载时通过曲线的安全。
为了防止灰尘等杂质颗粒落入旁承内座压块 2与旁承内座 6的凸凹 球面结合部位， 在旁承外套压板 7的内圈与旁承内座压块 2的外圈所形 成的缝隙之间设置有防尘圈 8。 具体地， 可将防尘圈 8安装在旁承外套 压板 7的内圈上。
为了保持对车体支承的均衡性， 空载摩擦板 3的数量可设计为偶数 块， 对称布置在旁承外套压板 7的顶部两侧。 具体地， 空载摩擦板 3的 数量可设计为四块， 每块均呈圆形， 两两对称嵌置在旁承外套压板 7的 顶部两侧。
本发明的工作原理如下： 在空车状态下， 空载摩擦板 3高于重载摩 擦板 1， 即两者存在高度差 h。 此时车体上旁承仅仅压在空载摩擦板 3 上， 由于车体自重压缩下旁承弹性体产生的挠度小 于上述高度差 h， 故 下旁承在空车时呈弹性状态， 成为车体的第三系弹性悬挂系统。 又由于 空载摩擦板 3的摩擦系数 μΐί 较大， 可以确保铁道货车转向架在空车时有 较高的临界速度。 而当车体载荷增加至重车状态时， 空载摩擦板 3被向 下压缩至与重载摩擦板 1齐平， 即两者的高度差 h为零。 此时车体上旁 承同时压在空载摩擦板 3和重载摩擦板 1上， 由于车体自重和载重压缩 下旁承弹性体产生的挠度等于甚至超过上述高 度差 h， 故下旁承在重车 时转变为刚性支承状态， 大部分载荷由重载摩擦板 1起承担。 因为重载 摩擦板 1的摩擦系数 μ ζ 较小， 可以确保铁道货车转向架在重车时有较好 的曲线通过性能。
当然， 本发明的空重两级摩擦式下旁承不仅适用于全 旁承承载式铁 道货车， 也可用于心盘承载为主、 旁承承载为辅的铁道货车。
Next Patent: FULL SIDE BEARING BEARING-TYPE RAILWAY TRUCK BOGIE