技术领域

[0001] 本发明涉及到一种机车部件性能的调整方法及 装置， 具体涉及到一种通过改变 车辆转向架的一系悬挂系统、 二系悬挂系统和牵引杆系统部件结构来改善轨 道 车辆二系悬挂转向架整体性能的方法及转向架 系统， 用以提高轨道车辆转向架 的整体性能。 属机车关键部件制造技术领域。

背景技术

[0002] 车辆转向架系统是轨道车辆结构中最为重要的 部件之一， 转向架的各种参数也 直接决定了车辆的稳定性和车辆的乘坐舒适性 。 车辆转向架是由机车车辆走行 部的零部件和装置组装而成的独立部件， 起支承车体、 转向和制动的作用， 并 保证机车车辆在轨道上安全平稳地运行。 此外， 机车转向架还起驱动作用。 组 成转向架的零部件有轮对、 轴箱装置、 弹簧悬挂装置、 基础制动装置、 构架或 侧架、 摇枕等； 在机车和动车的转向架上还有驱动装置。 转向架有多种类型， 按轴数可分为二轴转向架、 三轴转向架和多轴转向架； 按弹簧悬挂方式可分为 一系弹簧悬挂转向架和两系弹簧悬挂转向架。

[0003] 目前我们国内的高速动车普遍采用两系弹簧悬 挂转向架， 近年来， 如我国的 （

BST) CRH1A-250车型和法国 T G V - A高速列车动车都是采用类似的转向架， 在这类型的转向架系统中， 转向架的一系悬挂系统、 二系悬挂系统和牵引杆系 统部件是整个系统十分关键的部分， 一系悬挂系统、 二系悬挂系统和牵引杆系 统的性能好与坏直接关系到整个转向架的性能 ； 其中， 一系悬挂系统安装在轨 道车辆转向架构架和轴箱之间,保证一系垂向� � 横向和纵向刚度， 传递垂向、 纵 向及横向三个方向的作用力。 转向架构架以上的机车重量通过一系悬挂的轴 箱 弹簧传给轴箱， 再传给车轮、 钢轨。 轴箱弹簧传递垂向力的刚度称为一系悬挂 的垂向刚度。 作用于车轮轮周上的牵引力或制动力传至轴箱 ， 此纵向力再通过 轴箱定位装置的纵向刚度传至转向架构架。 机车通过曲线吋， 钢轨作用于轮对 的横向力通过轴箱定位装置的横向刚度传递到 构架。 一系悬挂三个方向 （垂向 、 纵向、 横向） 的刚度要选择恰当， 机车才能具有良好的动力学性能。 安装在 转向架构架 （或侧架） 和摇枕 （或构架和车体） 之间的称为摇枕弹簧装置或中 央弹簧装置， 又称第二系悬挂装置。 二系悬挂的垂向刚度或静挠度是很重要的 参数。 吋速在 120km以上的机车通常都设置横动装置。 近些年来， 车体与转向架 之间的弹簧装置兼作横动装置获得了广泛的应 用。 车体质量通过转向架构架左 右两侧的弹住旁承支承于转向架上。 弹性旁承由圆弹簧或橡胶堆组成， 成为二 系悬挂， 利用弹性旁承的横向弹性位移起横动装置的作 用。 牵引杆系统是车体 与转向架的连接装置， 既是承载装置， 传递重力； 又是牵引装置， 传递纵向力 ； 也可传递横向力， 并可实现一定范围内的回转， 容许车体相对于转向架一定 范围内的横动。

[0004] 上述的一系悬挂系统、 二系悬挂系统和牵引杆系统在车体和转向架上 承受着各 种载荷， 其中的垂直载荷包括车辆自重、 载重； 横向载荷包括风力、 离心力； 纵向载荷包括牵引力和制动力。 此外， 还有因车辆振动和线路不平顺引起的各 种动载荷， 其中包括轮轨之间的作用力等。 这些力要通过车辆一系悬挂系统、 二系悬挂系统和牵引杆系统来传递， 并使之得到缓和及衰减。 由此可见， 一系 悬挂系统、 二系悬挂系统和牵引杆系统的作用性能对于保 证车辆运行的平稳性 和安全性具有十分重要的意义。 但是现有的两系弹簧悬挂转向架 （如我国的 （B ST) CRH1A-250车型的转向架） ， 在运行中发现二系悬挂系统转向架的轴箱轴 承磨损十分严重， 这将导致整个转向架轴箱的损坏， 也将严重影响机车的动力 学性能， 这样将极大影响车辆的正常运行， 降低车辆的使用寿命， 因此很有必 要对此加以进一步研究。

[0005] 通过专利检索没发现有与本发明相同技术的专 利文献报道， 与本发明有一定关 系的专利主要有以下几个：

[0006] 1、 专利号为 WO2013091319A1 , 名称为 "HIGH SPEED RAILWAY VEHICLE BOGIE"的 PCT专禾 lj， 该专利公幵了一种两系弹簧悬挂转向架， 为高速铁路车辆 转向架， 包括一个轮副、 一个构架、 一种第一系弹簧悬挂系统和一种第二系弹 簧悬挂系统;其中构架包括侧梁和一个中间横� �， 每个侧梁的中部地区是一个中 凹的部分， 中间横梁的两端分别地被连结侧梁的中凹的部 分；第一系弹簧悬挂系 统包括初级轴箱悬挂装置， 每个初级轴箱悬挂装置的一端与轮副的轮轴连 接， 另一端可被支撑在一个侧梁的一端；第二系弹 簧悬挂系统包括至少二个弹簧组， 其设置于在中间横梁上的间隔和位于侧梁之间 的， 弹簧组的上部部分与一个 carb ody连接。 在用于本发明的高速铁路车辆的转向架中， 第二系弹簧悬挂系统的弹 簧组在构架和 carbody之间可提供转动阻力的固有矩， 因而增加线性的运转稳定 、 曲线谈判表现和铁路车辆的临界速率。

[0007] 2、 专利申请号为 CN201110440779.5 , 名称为 "高速铁路货车转向架"发明专利 ， 该专利公幵了一种高速铁路货车转向架， 包括一构架， 所述构架的横向两端 分别通过两个一系悬挂系统各自连接一个轮对 ， 所述构架上设有二系悬挂系统 和基础制动装置， 构架的前、 后侧分别设有一个抗蛇形减振器。 所述构架成 H 形， 其包括两个侧梁、 一个大横梁和若干小横梁， 所述两个侧梁中部均呈下凹 形结构， 两个侧梁的下凹形中间位置通过大横梁相连， 大横梁的两侧对称设有 分别连接两侧梁的小横梁;所述侧梁的两端分� �通过两个一系悬挂系统各自连接 一个轮对， 所述构架上设有二系悬挂系统、 基础制动装置、 轴温检测系统， 构 架的前、 后侧分别设有抗蛇形减振器。

[0008] 3、 专利号为 FR8420063 , 名称为 "Improvements to bogies of rail vehicles"的发明 专利， 该专利公幵了一种铁道机车车辆的转向架， 为二轴转向架的改进， 特别 为了减少在轮对可以很容易地在小半径的弯道 上的轮轴上的磨损， 具有二次悬 挂系统的转向架， 在车辆的主体轴两边悬挂部分上安装有大小相 等、 方向相反 的纵向平衡推力的弹性纵向平衡推力元件， 特征在于悬架系统以及螺旋弹簧周 围设置有摩擦减震垫， 在主轴上安装有悬挂部分连接在一起的摩擦减 震垫， 一 系悬挂通过铰接件实现轴与轴之间的连接， 这样相对于转向架的纵向轴一轴倾 斜带来平等的相对同一轴二轴倾斜， 相反作用于连接二轴的摩擦装置和弹性垫 和悬挂弹簧。

[0009] 4、 专利号为 CN201410755469.6 , 名称为 "一种地铁及其转向架"的发明专利， 该专利公幵了一种地铁及其转向架， 转向架包括' Ή"字型结构的构架； 两个轮对 轴箱， 各个轮对轴箱包括车轮、 车轴及轴箱体， 所述轴箱体设置于所述构架； 驱动装置， 包括刚性悬挂在所述构架上的牵引电机、 通过齿形联轴节与所述牵 引电机传动连接的齿轮箱， 所述齿轮箱的一半悬挂在所述车轴上， 另一半通过 齿轮箱吊杆悬挂在所述构架上； 基础制动器和闸片， 所述基础制动器安装于所 述构架的侧梁侧面， 所述闸片安装于所述基础制动器上， 所述基础制动器动作 能够使所述闸片贴紧在所述车轮的踏面上； 一系悬挂， 各个所述轮对轴箱均通 过所述一系悬挂与所述构架相连， 所述一系悬挂包括四组橡胶堆弹簧； 二系悬 挂系统， 包括抗侧滚装置、 横向止挡、 空气弹簧、 高度调节装置结构、 垂向减 震器和横向减震器， 所述抗侧滚装置包括两个相对应设置的竖杆、 连接于两个 所述竖杆之间的扭杆体以及扭臂， 所述扭杆体贯穿所述构架， 所述扭杆体的两 端分别通过所述扭臂与所述竖杆相连接； 牵引装置， 包括牵引座和牵引杆， 所 述牵引杆一端通过所述牵引座与车体相连接， 另一端与所述构架相连接。

[0010] 上述这些专利虽然都涉及到了二系悬挂转向架 ， 也提出了对二系悬挂转向架的 一些改进， 但是都只是提出一些局部的改进， 没有提出具体如何整体改变系统 的结构参数， 尤其是缺乏通过改变车辆转向架的一系悬挂系 统、 二系悬挂系统 和牵引杆系统部件结构来改善轨道车辆转向架 整体性能的方案， 所以至今二系 悬挂的转向架仍然存在轴箱轴承磨损严重的问 题， 有待进一步加以研究。

[0011] 同吋， 我们通过对现有二系悬挂转向架的车轴轴承磨 损的研究， 发现之所以会 出现车轴轴承磨损， 主要是车辆在高速通过曲线吋， 轮对会对钢轨产生很大的 横向载荷， 由于转臂节点是连接一系转臂轴和转向架构架 的连接件， 所以对轴 箱及轴箱内的轴承具有很大的限制性作用， 如果转臂节点的纵向 （径向） 刚度 过大， 将会使轮对会对钢轨横向载荷进一步加大； 同吋， 钢轨也会对轮对产生 同样大的横向反作用力， 从而磨耗轮缘； 同样， 这种横向载荷也会增大轴箱内 部的轴承的横向载荷， 从而造成轴箱内部的轴承磨损加重。 因此要减少轴箱内 部的轴承磨损， 适当降低转向架的纵向刚度是十分有益内的， 但是如果转向架 的纵向刚度降低过多， 将使得转向架中连接轴箱与构架的连接限制作 用受到影 响； 这样车辆将会出现车辆蛇形运动， 降低平稳性， 严重吋将会出现脱轨， 因 此如何选择合适的转向架纵向 （径向） 刚度成为了有效防止轴箱内部的轴承磨 损的关键。 而转向架纵向 （径向） 刚度的选择很大程度上取决于径向和轴向刚 度比 (简称径 /轴刚度比)的选择， 一般限于 7: 1左右， 但是在研究中发现， 由于转 向架采取的是二系悬挂系统结构， 组合件很多， 各部件都会对转向架产生作用 ， 加上组合安装吋的累积公差，造成系统安装后 偏心和位移,从而增加了转向架的 偏转载荷,这将产生轮对磨耗等问题， 从而增加轴箱内部的轴承磨损； 实际上目 前我们在确定转向架径向和轴向刚度比的设计 吋只考虑径向 /轴向刚度比是不够 的， 转向架在实际应用中所承受的是同吋存在径向 、 轴向、 偏转及扭转载荷的 复合承载元件， 因此应该从径向、 轴向、 偏转及扭转四个方面对转向架进行限 定。

技术问题

[0012] 本发明的技术问题在于针对现有二系悬挂转向 架容易出现轴箱轴承磨损严重的 问题， 提出一种通过改变车辆转向架的一系悬挂系统 、 二系悬挂系统和牵引杆 系统部件结构来改善轨道车辆二系悬挂转向架 整体性能的方法及转向架系统， 该方法及转向架系统通过改变车辆转向架的一 系悬挂系统、 二系悬挂系统和牵 弓 I杆系统部件的部分结构有效降低车轴轴承磨� �。

问题的解决方案

技术解决方案

[0013] 本发明提供了一种改善轨道车辆转向架整体性 能的方法， 通过改变车辆转向架 的一系悬挂系统、 二系悬挂系统和牵引杆系统部件结构来改善轨 道车辆二系悬 挂转向架整体性能； 其中， 一系悬挂系统通过改变调整转臂节点参数调整 转臂 节点的纵向刚度、 轴向刚度、 扭转刚度和偏转刚度， 使得转臂节点的纵向刚度 和偏转刚度下降， 降低车辆在高速通过曲线吋的横向载荷， 同吋通过增加轴向 刚度， 避免转臂节点的扭转刚度下降， 以此减少轴箱内部的轴承磨损； 此外， 还通过改变垂向止挡的结构降低一系悬挂垂向 刚度； 在二系悬挂系统中， 通过 改变抗侧滚扭杆支撑球铰的结构防止抗侧滚扭 杆轴向移动； 通过调整牵弓 I杆系 统部件的牵引球铰的结构控制牵弓 I球铰非线性刚度， 使得牵弓 I球铰具有缓和过 渡非线性刚度； 通过一系悬挂系统的转臂节点和垂向止挡的改 变， 二系悬挂系 统抗侧滚扭杆支撑球铰的结构改变， 以及牵引球铰的结构的改变， 调整整个转 向架的纵向刚度、 轴向刚度、 扭转刚度和偏转刚度， 进一步改善转向架的整体 性能。

[0014] 进一步地， 所述的调整转臂节点参数调整转臂节点的纵向 刚度、 轴向刚度、 扭 转刚度和偏转刚度是通过调整转臂节点的橡胶 层厚度、 橡胶层斜面的角度， 以 及橡胶层的预压缩量和金属内外套的结构尺寸 来改变转臂节点的纵向刚度、 轴 向刚度、 扭转刚度和偏转刚度， 使得转臂节点的纵向刚度控制在 l l-13KN.mm -i ， 轴向刚度控制在 ό-δΚΝ.η ιη - ¹ , 从而减少车辆在高速通过曲线吋的横向载荷， 减少轴箱内部的轴承磨损。

[0015] 进一步地， 所述的调整转臂节点各方面的参数是首先根据 转臂长度和钢簧的垂 向变形， 计算出转臂节点的扭转角； 再根据转臂长度和钢簧的横向变形， 计算 出转臂节点的偏转角度； 再根据转臂节点的扭转角和偏转角度确定转臂 节点的 纵向刚度、 偏转刚度和扭转刚度， 然后根据车辆的横向载荷和垂向载荷， 利用 有限元计算出转臂节点所需的纵向刚度、 轴向刚度、 扭转刚度和偏转刚度； 最 后根据转臂节点的纵向刚度、 偏转刚度和扭转刚度， 以及轴向刚度确定转臂节 点的橡胶层厚度、 橡胶层斜面的角度， 以及橡胶层的预压缩量和金属内外套的 结构尺寸， 使得转臂节点的纵向刚度控制在 l l-13KN.mm -i

， 轴向刚度控制在 6-8KN.mm -i。

[0016] 进一步地， 所述的改变垂向止挡的结构降低一系悬挂垂向 刚度是采取常接触式 垂向止挡， 垂向止挡在空载下就处于接触状态， 因此在橡胶面与构架导筒之间 不会发生相对滑动， 并将垂向止挡刚度设置为非线性刚度， 且前段刚度小， 后 段刚度大， 这样既能避免车辆脱轨的风险， 又能保护钢弹簧； 同吋采取金属硬 止挡 （底座） 内置， 具有垂向限位作用。

[0017] 进一步地， 所述的垂向止挡通过控制拐点位置达到控制垂 向刚度急剧变化； 通 过调整橡胶高度型面尺寸、 橡胶直径尺寸、 橡胶型面角度尺寸、 底座直径尺寸 实现产品的垂向刚度曲线形态； 通过调整橡胶直径尺寸和橡胶角度尺寸得到不 同的初始刚度和最终刚度； 调整橡胶型面角度尺寸控制垂向刚度变化的急 缓趋 势， 以及控制垂向刚度呈两级至多级刚度变化； 通过调整底座高度尺寸控制垂 向限位尺寸。

[0018] 进一步地， 所述的改变抗侧滚扭杆支撑球铰的结构防止抗 侧滚扭杆轴向移动是 通过调整抗侧滚扭杆支撑球铰的结构， 调整扭转刚度和径向预压力， 改变橡胶 体积调整横向变形能力， 增加扭杆轴横向定位刚度， 防止扭杆轴向的移动。

[0019] 进一步地， 所述的防止抗侧滚扭杆轴向移动是调整抗侧滚 扭杆支撑球铰的橡胶 层半径尺寸， 改变支撑球铰的橡胶与扭杆轴之间的预压缩量 ， 在保证纵向定位 刚度 （径向刚度） 的前提下， 调整扭转刚度和径向预压力， 并可通过改变橡胶 体积调整横向变形能力； 同吋， 通过调整橡胶面幵槽尺寸和幵槽形状， 改变与 扭杆轴相应凸起配合， 来增加扭杆轴横向定位刚度 （轴向刚度） ， 防止扭杆轴 向的移动。

[0020] 进一步地， 所述的通过调整牵引杆系统部件的牵引球铰的 结构控制牵引球铰非 线性刚度是通过对整体式金属外套的预压将牵 引球铰压装在牵引杆端部内， 避 免了发生以前采用组装式分瓣结构牵引球铰所 带来工作周期内发生的球铰中的 橡胶磨损、 橡胶幵裂以及分瓣结构金属外套窜动的问题。

[0021] 进一步地， 所述的牵引球铰的金属芯轴具有一种带圆弧球 面菱柱结构的金属芯 轴； 金属外套具有一种带特定形补强结构 （包括三角形、 梯形或圆弧形等） 的 薄壁金属外套； 金属芯轴的空向与金属外套的空向以及橡胶弹 性体空向三者是 相配合的， 通过在产品金属外套过渡区域设计适当的补强 结构， 抵消产品弹性 体对金属外套反作用力的从而防止金属外套在 成型后或者使用过程中变形， 达 到减小或者避免产品配合面外圆出现椭圆现象 而导致产品在安装或者换装过程 中配合面磨损， 影响产品的寿命及组件寿命， 甚至导致产品或者组件失效等问 题。

[0022] 一种转向架悬挂减振系统， 包括一系悬挂系统、 二系悬挂系统和牵引杆系统部 件； 其中， 一系悬挂系统的转臂节点通过调整转臂节点的 橡胶层厚度、 橡胶层 斜面的角度， 以及橡胶层的预压缩量和金属内外套的结构尺 寸来改变转臂节点 的纵向刚度、 轴向刚度、 扭转刚度和偏转刚度， 使得转臂节点的纵向刚度和偏 转刚度下降， 降低车辆在高速通过曲线吋的横向载荷， 同吋通过增加轴向刚度 ， 避免转臂节点的扭转刚度下降， 将转臂节点的纵向刚度控制在 l l-13KN.mm -i ， 轴向刚度控制在 ό-δΚΝ.η ιη - ¹ , 从而减少车辆在高速通过曲线吋的横向载荷， 减少轴箱内部的轴承磨损； 同吋， 通过改变垂向止挡的结构降低一系悬挂垂向 刚度， 采取常接触式垂向止挡， 垂向止挡在空载下就处于接触状态， 因此在橡 胶面与构架导筒之间不会发生相对滑动， 并将垂向止挡刚度设置为非线性刚度

， 且前段刚度小， 后段刚度大， 这样既能避免车辆脱轨的风险， 又能保护钢弹 簧； 在二系悬挂系统中， 抗侧滚扭杆支撑球铰采用带槽橡胶面的支撑球 铰， 支 撑球铰包括上半盖、 下半盖和设置在上半盖和下半盖之间的橡胶套 ， 扭杆穿过 橡胶套， 在扭杆的一端上设置有转臂， 通过连接螺栓依次穿过下半盖和上半盖 拧入到车体构架中， 在所述橡胶套的内圆周面上幵有凹槽， 所述扭杆的外圆周 面与橡胶套的内圆周面上的凹槽相接触； 牵引杆系统的牵引球铰具有缓和过渡 非线性刚度， 采用整体式金属外套的预压将牵引球铰压装在 牵引杆端部内， 牵 引球铰的金属芯轴具有一种带圆弧球面菱柱结 构的金属芯轴； 金属外套具有一 种带特定形补强结构的薄壁金属外套； 金属芯轴的空向与金属外套的空向以及 橡胶弹性体空向三者是相配合的， 通过在产品金属外套过渡区域设计适当的补 强结构， 抵消产品弹性体对金属外套反作用力的从而防 止金属外套在成型后或 者使用过程中变形。

[0023] 进一步地， 所述的转臂节点由两节对称结构的弹性橡胶件 组合形成， 包括左金 属外套和左金属内套， 在左金属外套和左金属内套之间整体硫化有左 橡胶层， 以及右金属外套和右金属内套， 在右金属外套和右金属内套之间整体硫化有右 橡胶层； 左橡胶层和右橡胶层分别相向斜向布置， 左金属内套与右金属内套的 内孔也分别为锥孔相向布置； 其特征在于， 左橡胶层和右橡胶层的斜面与轴线 夹角的角度在 14~28度， 左橡胶层和右橡胶层的斜面长度在 35-60mm， 转臂节点 内套的内径设定为 90~93mm， 外径设定为 128~132mm; 外套的直径尺寸的内径 设定为 128~132mm， 外径设定为 170~173mm; 并保证转臂节点内套和外套的直 径尺寸的匹配能使得转臂节点的纵向刚度控制 在 l l-13KN.mm 轴向刚度控制 在 6-8KN.mm -i， 并通过控制纵向刚度降低偏转刚度， 从而减少车辆在高速通过 曲线吋的横向载荷， 减少轴箱内部的轴承磨损。

[0024] 进一步地， 所述的支撑球铰装置包括上半支撑座和下半支 撑座， 所述上半支撑 座固接在车体构架上， 支撑球铰设置在所述上半支撑座和下半支撑座 之间， 通 过连接螺栓依次穿过下半支撑座、 下半盖和上半盖拧入到上半支撑座中， 从而 将支撑球铰装置连接固定在车体构架上。

发明的有益效果

有益效果

[0025] 本发明是在经过对现场运用的 CRH1A-250车型转向架经常出现的问题进行反复 研究后， 发现之所以这样主要是转向架的悬挂系统的弹 性元件的结构及其性能 参数选择存在问题， 一侧是转臂球铰因纵向刚度和偏转刚度过大导 致轴承磨损 ； 二是一系悬挂垂向刚度过大导致一系钢弹簧断 裂； 第三是抗侧滚扭杆支撑球 铰因扭转刚度过高及横向变形能力小导致杆体 侧移； 再有就是牵引球铰空实向 结构类型的球铰、 关节或者类似的柔性连接产品因其结构方向上 的功能性幵孔 导致产品成型后配合面外圆椭圆或者使用过程 中产品配合面外圆椭圆， 进而导 致配合面磨损和刚度损失， 影响产品寿命以及组件寿命； 针对上述这些问题， 我们进行了系统的分析研究， 并从产生这些问题的原因进行了深入分析， 提出 了通过改变车辆转向架的一系悬挂系统、 二系悬挂系统和牵引杆系统部件结构 来改善轨道车辆二系悬挂转向架整体性能； 其中， 一系悬挂系统通过改变调整 转臂节点参数调整转臂节点的纵向刚度、 轴向刚度、 扭转刚度和偏转刚度， 使 得转臂节点的纵向刚度和偏转刚度下降， 降低车辆在高速通过曲线吋的横向载 荷， 同吋通过增加轴向刚度， 避免转臂节点的扭转刚度下降， 以此减少轴箱内 部的轴承磨损； 此外， 还通过改变垂向止挡的结构降低一系悬挂垂向 刚度； 在 二系悬挂系统中， 通过改变抗侧滚扭杆支撑球铰的结构防止抗侧 滚扭杆轴向移 动； 通过调整牵引杆系统部件的牵引球铰的结构控 制牵引球铰非线性刚度， 使 得牵引球铰具有缓和过渡非线性刚度； 通过一系悬挂系统的转臂节点和垂向止 挡的改变， 二系悬挂系统抗侧滚扭杆支撑球铰的结构改变 ， 以及牵引球铰的结 构的改变， 调整整个转向架的纵向刚度、 轴向刚度、 扭转刚度和偏转刚度， 进 一步改善转向架的整体性能。 试验证明这样可以有效整体改善转向架的整体 结 构性能， 有效降低车轴轴承磨损。

对附图的简要说明

附图说明

[0026] 图 1是本发明一个实施例的转向架结构示意图； [0027] 图 2是图 1的转向架结构俯视示意图；

[0028] 图 3是一个实施例的转臂节点结构示意图；

[0029] 图 4是转臂节点左边节点结构示意图；

[0030] 图 5是一个实施例的抗侧滚扭杆支持球铰结构示� �图；

[0031] 图 6是一个实施例的抗侧滚扭杆支持球铰下半边� �构示意图；

[0032] 图 7是一个实施例的牵引球铰结构示意图；

[0033] 图 8是一个实施例的牵引球铰侧面结构示意图；

[0034] 图 9是一个实施例的一系垂向止挡整体安装示意� �；

[0035] 图 10是一个实施例的一系垂向止挡结构示意图；

[0036] 图 11是本发明应用于具体车辆转向架的示意图。

实施该发明的最佳实施例

本发明的最佳实施方式

[0037] 附图 1和 2给出了本发明的一个具体实施例； 一种转向架悬挂减振系统， 在转向 架 1中包括一系悬挂系统 2、 二系悬挂系统 3和牵引杆系统 4; 其中， 一系悬挂系 统的转臂节点 5通过调整转臂节点的橡胶层厚度、 橡胶层斜面的角度， 以及橡胶 层的预压缩量和金属内外套的结构尺寸来改变 转臂节点的纵向刚度、 轴向刚度 、 扭转刚度和偏转刚度， 使得转臂节点 5的纵向刚度和偏转刚度下降， 降低车辆 在高速通过曲线吋的横向载荷， 同吋通过增加轴向刚度， 避免转臂节点的扭转 刚度下降， 将转臂节点 5的纵向刚度控制在 l l-13KN.mm -i

， 轴向刚度控制在 6-8KN.mm -i， 从而减少车辆在高速通过曲线吋的横向载荷， 减少轴箱内部的轴承磨损； 同吋， 通过改变一系垂向止挡 6的结构降低一系悬挂 垂向刚度， 采取常接触式垂向止挡， 垂向止挡 6在空载下就处于接触状态， 因此 在橡胶面与构架导筒之间不会发生相对滑动， 并将垂向止挡刚度设置为非线性 刚度， 且前段刚度小， 后段刚度大， 这样既能避免车辆的车轮 8脱轨的风险， 又 能保护钢弹簧 9; 在二系悬挂系统中， 抗侧滚扭杆系统 7的支撑球铰采用带槽橡 胶面的支撑球铰， 支撑球铰包括上半盖、 下半盖和设置在上半盖和下半盖之间 的橡胶套， 扭杆穿过橡胶套， 在扭杆的一端上设置有转臂， 通过连接螺栓依次 穿过下半盖和上半盖拧入到车体构架中， 在所述橡胶套的内圆周面上幵有凹槽 ， 所述扭杆的外圆周面与橡胶套的内圆周面上的 凹槽相接触； 牵引杆系统 4的牵 弓 I球铰具有缓和过渡非线性刚度， 采用整体式金属外套的预压将牵弓 I球铰压装 在牵引杆端部内， 牵引球铰的金属芯轴具有一种带圆弧球面菱柱 结构的金属芯 轴； 金属外套具有一种带特定形补强结构的薄壁金 属外套； 金属芯轴的空向与 金属外套的空向以及橡胶弹性体空向三者是相 配合的， 通过在产品金属外套过 渡区域设计适当的补强结构， 抵消产品弹性体对金属外套反作用力的从而防 止 金属外套在成型后或者使用过程中变形。

本发明的实施方式

[0038] 下面结合附图和具体实施例来进一步阐述本发 明。

[0039] 附图 1和 2给出了本发明的原理示意， 从附图中可以看出， 本发明涉及一种改善 轨道车辆转向架整体性能的方法， 通过改变车辆转向架的一系悬挂系统、 二系 悬挂系统和牵引杆系统部件结构来改善轨道车 辆二系悬挂转向架整体性能； 其 中， 一系悬挂系统通过改变调整转臂节点参数调整 转臂节点的纵向刚度、 轴向 刚度、 扭转刚度和偏转刚度， 使得转臂节点的纵向刚度和偏转刚度下降， 降低 车辆在高速通过曲线吋的横向载荷， 同吋通过增加轴向刚度， 避免转臂节点的 扭转刚度下降， 以此减少轴箱内部的轴承磨损； 此外， 还通过改变垂向止挡的 结构降低一系悬挂垂向刚度； 在二系悬挂系统中， 通过改变抗侧滚扭杆支撑球 铰的结构防止抗侧滚扭杆轴向移动； 通过调整牵引杆系统部件的牵引球铰的结 构控制牵引球铰非线性刚度， 使得牵引球铰具有缓和过渡非线性刚度； 通过一 系悬挂系统的转臂节点和垂向止挡的改变， 二系悬挂系统抗侧滚扭杆支撑球铰 的结构改变， 以及牵引球铰的结构的改变， 调整整个转向架的纵向刚度、 轴向 刚度、 扭转刚度和偏转刚度， 进一步改善转向架的整体性能。

[0040] 所述的调整转臂节点参数调整转臂节点的纵向 刚度、 轴向刚度、 扭转刚度和偏 转刚度是通过调整转臂节点的橡胶层厚度、 橡胶层斜面的角度， 以及橡胶层的 预压缩量和金属内外套的结构尺寸来改变转臂 节点的纵向刚度、 轴向刚度、 扭 转刚度和偏转刚度， 使得转臂节点的纵向刚度控制在 l l-13KN.mm - 1， 轴向刚度 控制在 6-8KN.mm -i， 从而减少车辆在高速通过曲线吋的横向载荷， 减少轴箱内 部的轴承磨损。

[0041] 所述的调整转臂节点各方面的参数是首先根据 转臂长度和钢簧的垂向变形， 计 算出转臂节点的扭转角； 再根据转臂长度和钢簧的横向变形， 计算出转臂节点 的偏转角度； 再根据转臂节点的扭转角和偏转角度确定转臂 节点的纵向刚度、 偏转刚度和扭转刚度， 然后根据车辆的横向载荷和垂向载荷， 利用有限元计算 出转臂节点所需的纵向刚度、 轴向刚度、 扭转刚度和偏转刚度； 最后根据转臂 节点的纵向刚度、 偏转刚度和扭转刚度， 以及轴向刚度确定转臂节点的橡胶层 厚度、 橡胶层斜面的角度， 以及橡胶层的预压缩量和金属内外套的结构尺 寸， 使得转臂节点的纵向刚度控制在 l l-13KN.mm 轴向刚度控制在 6-8KN.mm - ¹ 。

[0042] 其中， 所述的转臂节点的转臂节点橡胶层厚度与转臂 节点的纵向刚度、 偏转刚 度和扭转刚度， 以及轴向刚度的关系是成反比关系， 参照经验公式为：

[0043] 橡胶层厚度 =EaEc Et Er 1/( KaKc Kt Kr)

[0044] 式中： Ea—轴向刚度弹性模量修正系数；

[0045] Ec—偏转刚度弹性模量修正系数；

[0046] Et—扭转刚度弹性模量修正系数；

[0047] Er ~纵向刚度弹性模量修正系数；

[0048] Ka—转臂节点的轴向刚度；

[0049] Kc—转臂节点的偏转刚度；

[0050] Kt—转臂节点的扭转刚度；

[0051 ] Kr—转臂节点的纵向刚度；

[0052] 其中， 径向刚度 Er的取值范围为： 0.55~0.6； 轴向刚度 Ea的取值范围为： 0.75 0.8； 偏转刚度 Ec的取值范围为： 0.7-0.75； 扭转刚度 Et的取值范围为： 0.75~0.8

[0053] 所述的转臂节点的橡胶层预压缩量控制在 10-12mm; 将内金属件的凸台延长至 5.5-6.5mm， 并采用两节式组装结构， 在组装吋调整两节转臂节点的外壳间隙， 压装力确保压装载荷至少大于 80kN， 或者为最大横向力的 3倍， 以此增大转臂节 点的轴向刚度。

[0054] 所述的转臂节点的橡胶层斜面的角度与转臂节 点径向刚度匹配关系成反比， 与 轴向刚度的匹配关系成正比， 关系式如下：

[0055] 橡胶层斜面的角度 = E _a E _r ( K _a / K _r )

[0056] 式中： E _a —轴向刚度弹性模量修正系数；

[0057] E r—纵向刚度弹性模量修正系数；

[0058] K _a __转臂节点的轴向刚度；

[0059] K r—转臂节点的纵向刚度；

[0060] 其中， E _a 的取值范围为 1.1~1.3； E _f 的取值范围为 0.5~0.6。

[0061] 所述的转臂节点的金属内外套的结构尺寸是将 转臂节点内套的内径设定为 90~9 3mm, 外径设定为 128~132mm; 外套的直径尺寸的内径设定为 128~132mm， 夕卜 径设定为 170~173mm; 并保证转臂节点内套和外套的直径尺寸的匹配 能使得转 臂节点的纵向刚度控制在 l l-13KN.mm - 1， 轴向刚度控制在 6-8KN.mm - 1， 从而减 少车辆在高速通过曲线吋的横向载荷， 减少轴箱内部的轴承磨损。

[0062] 所述的改变垂向止挡的结构降低一系悬挂垂向 刚度是采取常接触式垂向止挡， 垂向止挡在空载下就处于接触状态， 因此在橡胶面与构架导筒之间不会发生相 对滑动， 并将垂向止挡刚度设置为非线性刚度， 且前段刚度小， 后段刚度大， 这样既能避免车辆脱轨的风险， 又能保护钢弹簧； 同吋采取金属硬止挡 （底座 ) 内置， 具有垂向限位作用。

[0063] 所述的垂向止挡通过控制拐点位置达到控制垂 向刚度急剧变化； 通过调整橡胶 高度型面尺寸、 橡胶直径尺寸、 橡胶型面角度尺寸、 底座直径尺寸实现产品的 垂向刚度曲线形态； 通过调整橡胶直径尺寸和橡胶角度尺寸得到不 同的初始刚 度和最终刚度； 调整橡胶型面角度尺寸控制垂向刚度变化的急 缓趋势， 以及控 制垂向刚度呈两级至多级刚度变化； 通过调整底座高度尺寸控制垂向限位尺寸

[0064] 所述的改变抗侧滚扭杆支撑球铰的结构防止抗 侧滚扭杆轴向移动是通过调整抗 侧滚扭杆支撑球铰的结构， 调整扭转刚度和径向预压力， 改变橡胶体积调整横 向变形能力， 增加扭杆轴横向定位刚度， 防止扭杆轴向的移动。

[0065] 所述的防止抗侧滚扭杆轴向移动是调整抗侧滚 扭杆支撑球铰的橡胶层半径尺寸 ， 改变支撑球铰的橡胶与扭杆轴之间的预压缩量 ， 在保证纵向定位刚度 （径向 刚度） 的前提下， 调整扭转刚度和径向预压力， 并可通过改变橡胶体积调整横 向变形能力； 同吋， 通过调整橡胶面幵槽尺寸和幵槽形状， 改变与扭杆轴相应 凸起配合， 来增加扭杆轴横向定位刚度 （轴向刚度） ， 防止扭杆轴向的移动。

[0066] 所述的通过调整牵引杆系统部件的牵引球铰的 结构控制牵引球铰非线性刚度是 通过对整体式金属外套的预压将牵弓 I球铰压装在牵弓 I杆端部内， 避免了发生以 前采用组装式分瓣结构牵弓 I球铰所带来工作周期内发生的球铰中的橡胶� �损、 橡胶幵裂以及分瓣结构金属外套窜动的问题。

[0067] 所述的牵引球铰的金属芯轴具有一种带圆弧球 面菱柱结构的金属芯轴； 金属外 套具有一种带特定形补强结构 （包括三角形、 梯形或圆弧形等） 的薄壁金属外 套； 金属芯轴的空向与金属外套的空向以及橡胶弹 性体空向三者是相配合的， 通过在产品金属外套过渡区域设计适当的补强 结构， 抵消产品弹性体对金属外 套反作用力的从而防止金属外套在成型后或者 使用过程中变形， 达到减小或者 避免产品配合面外圆出现椭圆现象而导致产品 在安装或者换装过程中配合面磨 损， 影响产品的寿命及组件寿命， 甚至导致产品或者组件失效等问题。

[0068] 实施例一

[0069] 实施例一与最佳实施例的结构基本一样， 只是所述的转臂节点由两节对称结构 的弹性橡胶件组合形成 （如附图 3和 4所示） ， 包括左金属外套 12和左金属内套 1 1， 在左金属外套 12和左金属内套 11之间整体硫化有左橡胶层 13， 以及右金属外 套 14和右金属内套 15， 在右金属外套 14和右金属内套 15之间整体硫化有右橡胶 层 16; 左金属内套 11与右金属内套 15的内孔分别为锥孔相向布置， 即锥孔的大 头在外， 锥孔的小头在内背靠背紧贴靠在一起； 其特征在于， 转臂节点内套的 D 1内径设定为 90~93mm， 外径 D3设定为 128~132mm; 外套的直径尺寸的内径 D2 设定为 128~132mm， 外径 D4设定为 170~173mm; 并保证转臂节点内套和外套的 直径尺寸的匹配能使得转臂节点的纵向刚度控 制在 l l-13KN.mm i， 轴向刚度控 制在 6-8KN.mm -i， 从而减少车辆在高速通过曲线吋的横向载荷， 减少轴箱内部 的轴承磨损。

[0070] 所述的转臂节点内套的橡胶层的两端向内各挖 出一圈环形沟槽； 其中， 小直径 一头的沟槽深度尺寸 H3控制在 15~30mm; 大直径一头的沟槽深度尺寸 H4控制在 10~20mm， 通过挖整圈沟槽的形式既降低转臂节点的径向 刚度， 提高转臂节点 的轴向刚度， 使得转臂节点的纵向刚度控制在 1 l-13KN.mm '

， 轴向刚度控制在 6-8KN.mm -i， 从而减少车辆在高速通过曲线吋的横向载荷， 减少轴箱内部的轴承磨损， 同吋又方便安装， 不用对空相。

[0071] 所述的沟槽为多段深沟槽； 其中， 第一段沟槽 17为从橡胶层端口面向内凹进的 单边斜面槽， 单边斜面槽有一边为与转臂节点轴线平行的环 边， 另一边为向内 收口的第一斜边； 第二段沟槽 18为带有圆弧底边的圆弧斜面槽， 圆弧斜面槽有 一边为与转臂节点橡胶层斜面的斜率相同的第 二斜边， 第二斜边与单边斜面槽 的第一斜边相连， 圆弧斜面槽另一边为与单边斜面槽环边相连的 环形边； 环形 边与第二斜边通过圆弧连接起来， 形成圆弧斜面槽。

[0072] 所述的单边斜面槽的环边和第一斜边为转臂节 点橡胶层的包边， 环边和第一斜 边分别延续到转臂节点金属内套和外套的端面 ， 形成整体包裹状。

[0073] 转向架的支撑球铰 （如附图 5和 6所示） ， 包括上半盖 22、 下半盖 23和设置在上 半盖 22和下半盖 23之间的橡胶套 24， 扭杆穿过橡胶套 24， 在扭杆的一端上设置 有转臂， 通过连接螺栓依次穿过下半盖 23和上半盖 22拧入到车体构架中， 在所 述橡胶套 24的内圆周面上幵有凹槽 27， 所述扭杆 21的外圆周面与橡胶套的内圆 周面上的凹槽 27相接触。 在橡胶套的内圆面上设置凹槽， 能降低橡胶套的扭转 刚度， 当车体发生侧滚振动吋， 橡胶套能一直与扭杆一起扭转， 橡胶套与扭杆 之间不会产生松离状态， 从而避免了扭杆发生横向窜动； 另外， 凹槽的槽口与 扭杆的外圆周面相配合形成了对扭杆的横向限 位结构， 增加了扭杆的横向定位 刚度， 能够进一步限制扭杆横向的窜动。 当橡胶套被压缩膨胀变形吋， 在橡胶 套的内圆周面上设置的凹槽能容纳一部分膨胀 变形的橡胶体， 从而减小了此处 的应力集中现象， 提高了橡胶套的使用寿命。 并通过在橡胶套的内圆周面上设 置凹槽减小橡胶套的扭转刚度以及通过凹槽的 槽口与扭杆的外圆周面相配合形 成限位结构来防止扭杆横向窜动的， 其是在现有的结构上进行改进的， 不需额 外增加部件， 其既能达到防止扭杆横向窜动的目的， 又降低了制造成本， 还便 于扭杆的安装。

[0074] 所述凹槽 27的数量设置为一条， 每条所述凹槽 27设置为连续槽， 连续槽为连续 延伸的凹槽， 每条所述凹槽 27沿周向设置在橡胶套 4的内圆周面上且每条凹槽 27 围合形成的平面与扭杆 21的轴线垂直。 设置成上述结构， 当扭杆发生横向窜动 吋， 通过凹槽限制扭杆横向窜动的效果更好。 橡胶套为对半结构， 在橡胶套的 内圆周面上， 凹槽沿周向设置有一整圈。

[0075] 所述凹槽 27的横截面为半圆形， 在这里也可以设置成梯形、 矩形或三角形， 设 置成半圆形是因为半圆形没有尖角部位， 不会使得橡胶套在尖角部位产生应力 集中的现象。

[0076] 所述橡胶套 24的两侧端与上半盖 22和下半盖 23的两侧端之间均留有间距 L， 间 距 L设置为 6mm至 20mm。 这样在工作过程中， 当橡胶套膨胀变形吋， 橡胶套的 两端就会朝外鼓出， 橡胶套的鼓出部位会与其他配件相摩擦， 造成橡胶套的损 坏， 在本实施例中， 设置间距 L能防止橡胶套膨胀变形吋两端鼓出到上半盖� �下 半盖的外部， 避免了橡胶套的鼓出部位与其他配件相摩擦， 进一步提高了橡胶 套的使用寿命。

[0077] 实施例二

[0078] 实施例二与最佳实施例的结构基本一样， 只是所述的支撑球铰装置包括上半支 撑座和下半支撑座， 所述上半支撑座固接在车体构架上， 支撑球铰设置在所述 上半支撑座和下半支撑座之间， 通过连接螺栓依次穿过下半支撑座、 下半盖和 上半盖拧入到上半支撑座中， 从而将支撑球铰装置连接固定在车体构架上。

[0079] 转向架转臂节点内套的橡胶层的两端向内各挖 出一圈环形沟槽； 其中， 小直径 一头的沟槽深度尺寸 H3控制在 15~30mm; 大直径一头的沟槽深度尺寸 H4控制在 10~20mm, 通过挖整圈沟槽的形式既降低转向架的径向刚 度， 提高转向架的轴 向刚度， 使得转向架的纵向刚度控制在 l l-13KN.mm -i

， 轴向刚度控制在 6-8KN.mm -i， 从而减少车辆在高速通过曲线吋的横向载荷， 减少轴箱内部的轴承磨损， 同吋又方便安装， 不用对空相。 所述的沟槽为多段 深沟槽； 其中， 第一段沟槽为从橡胶层端口面向内凹进的单边 斜面槽， 单边斜 面槽有一边为与转向架轴线平行的环边， 另一边为向内收口的第一斜边； 第二 段沟槽为带有圆弧底边的圆弧斜面槽， 圆弧斜面槽有一边为与转向架橡胶层斜 面的斜率相同的第二斜边， 第二斜边与单边斜面槽的第一斜边相连， 圆弧斜面 槽另一边为与单边斜面槽环边相连的环形边； 环形边与第二斜边通过圆弧连接 起来， 形成圆弧斜面槽。 所述的单边斜面槽的环边和第一斜边为转向架 橡胶层 的包边， 环边和第一斜边分别延续到转向架金属内套和 外套的端面， 形成整体 包裹状。

[0080] 转向架的牵引杆系统 4的牵引球铰具有缓和过渡非线性刚度 （如附图 7和 8) ， 采用整体式金属外套的预压将牵弓 I球铰压装在牵弓 I杆端部内， 牵引球铰的金属 芯轴 31具有一种带圆弧球面菱柱结构的金属芯轴； 金属外套 32具有一种带特定 形补强结构的薄壁金属外套； 金属芯轴的空向与金属外套的空向以及橡胶弹 性 体 33空向三者是相配合的， 通过在产品金属外套过渡区域设计适当的补强 结构 3 4， 抵消产品弹性体对金属外套反作用力的从而防 止金属外套在成型后或者使用 过程中变形。

[0081] 转向架的垂向止挡采用常接触垂向止挡 （如附图 9和 10) ， 轴箱 45上方固定有 定位底座 44， 定位底座 44上方设有双卷螺旋状的钢弹簧 42， 钢弹簧 42支撑着转 向架构架 46以上的机车重量。 为了减小钢弹簧 42承受的垂向载荷， 降低机车运 行过程中钢弹簧 42产生的金属疲劳， 从而防止钢弹簧 42断裂， 在钢弹簧 42中设 有垂向止挡 41。 垂向止挡 41的底座凸边与定位底座 44相顶， 由于垂向止挡 41和 定位底座 44都是回转体， 使得垂向止挡 41能卡在定位底座 44中。 在垂向止挡 41 的正上方设有构架导筒 43， 机车在空载吋， 垂向止挡 41的橡胶凸台就与构架导 筒 43相接触， 且机车从空载到最大载荷的整个过程中， 一系悬挂系统的载荷都 由钢弹簧 42和垂向止挡 41共同支撑,从而使得垂向止挡 41能更好的减小钢弹簧 42 承受的垂向载荷。

[0082] 垂向止挡 41为轴对称的回转体， 垂向止挡 41包括橡胶主体 411、 橡胶凸台 412和 底座 413， 而橡胶凸台 412包括凸台顶部 421与凸台外侧 422， 橡胶凸台 412为圆台 状。 凸台顶部 421与凸台外侧 422之间的夹角为角 A， 第一环形平直段 411与水平 面的夹角为角 B。 减小角 A和角 B的角度， 能增大垂向止挡 41的变刚度的幅度； 反之， 增大角 A和角 B的角度， 能减小垂向止挡 41的变刚度的幅度。 为了减少橡 胶的耗材， 在橡胶主体 11底部的中间位置设有一个凹孔 414。 底座 413是嵌在橡 胶主体 411中的， 尤其是底座凸边 432上方的底座主体 413伸入到了橡胶主体 11中 [0083] 上述所列实施例， 只是结合附图对本发明的技术方案进行清楚、 完整的描述； 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例 ， 而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前 提下所 获得的所有其它实施例， 都属于本发明保护的范围。

工业实用性

[0084] 本发明是在经过对现场运用的 CRH1A-250车型转向架经常出现的问题进行反复 研究后， 发现之所以这样主要是转向架的悬挂系统的弹 性元件的结构及其性能 参数选择存在问题， 一侧是转臂球铰因纵向刚度和偏转刚度过大导 致轴承磨损 ； 二是一系悬挂垂向刚度过大导致一系钢弹簧断 裂； 第三是抗侧滚扭杆支撑球 铰因扭转刚度过高及横向变形能力小导致杆体 侧移； 再有就是牵引球铰空实向 结构类型的球铰、 关节或者类似的柔性连接产品因其结构方向上 的功能性幵孔 导致产品成型后配合面外圆椭圆或者使用过程 中产品配合面外圆椭圆， 进而导 致配合面磨损和刚度损失， 影响产品寿命以及组件寿命； 针对上述这些问题， 我们进行了系统的分析研究， 并从产生这些问题的原因进行了深入分析， 提出 了通过改变车辆转向架的一系悬挂系统、 二系悬挂系统和牵引杆系统部件结构 来改善轨道车辆二系悬挂转向架整体性能； 其中， 一系悬挂系统通过改变调整 转臂节点参数调整转臂节点的纵向刚度、 轴向刚度、 扭转刚度和偏转刚度， 使 得转臂节点的纵向刚度和偏转刚度下降， 降低车辆在高速通过曲线吋的横向载 荷， 同吋通过增加轴向刚度， 避免转臂节点的扭转刚度下降， 以此减少轴箱内 部的轴承磨损； 此外， 还通过改变垂向止挡的结构降低一系悬挂垂向 刚度； 在 二系悬挂系统中， 通过改变抗侧滚扭杆支撑球铰的结构防止抗侧 滚扭杆轴向移 动； 通过调整牵引杆系统部件的牵引球铰的结构控 制牵引球铰非线性刚度， 使 得牵引球铰具有缓和过渡非线性刚度； 通过一系悬挂系统的转臂节点和垂向止 挡的改变， 二系悬挂系统抗侧滚扭杆支撑球铰的结构改变 ， 以及牵引球铰的结 构的改变， 调整整个转向架的纵向刚度、 轴向刚度、 扭转刚度和偏转刚度， 进 一步改善转向架的整体性能。 试验证明这样可以有效整体改善转向架的整体 结 构性能， 有效降低车轴轴承磨损。 [0085] 首先我们经过多种方案的分析研究提出改进转 向架的的纵向刚度和偏转刚度调 整转臂式轴箱定位， 减少车辆在高速通过曲线吋的横向载荷， 防止或降低轴箱 内部的轴承磨损。 本发明采取两节式锥形组合结构， 并通过计算转向架扭转角 和偏转角度来确定转向架的纵向刚度和偏转刚 度， 再由转向架的纵向刚度和偏 转刚度确定转向架的斜面， 保证转向架每一节的斜面与轴线夹角的角度 A在 14~2 8度， 橡胶层的长度 L在 35-60mm， 橡胶层的厚度 H在 22-30mm， 以此保证转向架 的轴向刚度控制在 ό-δΚΝ.ηιιη - ¹ , 径向刚度控制在 l l-13KN.mm ¹ 范围之内， 提高 转向架的轴向刚度， 降低径向刚度， 试验证明可以有效防止或降低轴箱内部的 轴承磨损。

[0086] 其次， 通过在支撑球铰的橡胶套的内圆周面上设置凹 槽来降低橡胶套的扭转刚 度， 使得发生侧滚振动吋， 橡胶套能一直与扭杆一起扭转， 橡胶套与扭杆之间 不会产生松离状态， 从而避免了扭杆发生横向窜动； 通过设置的凹槽的槽口与 扭杆的外圆周面相配合形成了对扭杆的横向限 位结构， 能够进一步限制扭杆横 向的窜动， 本发明是在现有的结构上进行改进的， 不需额外增加部件， 其既能 达到防止扭杆横向窜动的目的， 又降低了制造成本， 还便于安装； 另外， 设置 凹槽打断了橡胶体的连续性， 减小了胶体被压缩膨胀变形吋的应力集中现象 ， 提高了橡胶套的使用寿命。 将橡胶套的两侧端与上半盖和下半盖的两侧端 之间 均设置为留有间距的状态， 能防止橡胶套膨胀变形吋两端鼓出到上半盖和 下半 盖的外部， 避免了橡胶套的鼓出部位与其他配件相摩擦， 进一步提高了橡胶套 的使用寿命。 本发明在支撑球铰装置中通过增设上半支撑座 和下半支撑座， 能 稳定的将扭杆支撑连接在车体构架上， 从而能更好的防止扭杆的横向窜动且这 样使得扭杆安装起来更加方便快捷， 提高了抗侧滚扭杆的安装效率。 通过在扭 杆的外圆周面上设置凸起部， 利用扭杆外圆周面上的凸起部与橡胶体内圆周 面 上的凹槽相配合形成了对扭杆的横向限位结构 ， 增加了扭杆的横向定位刚度， 能够进一步限制扭杆横向的窜动。

[0087] 再有， 采用一系常接触式垂向止挡， 在空载下就处于接触状态， 因此在橡胶面 与构架导筒之间不会发生相对滑动， 产品的磨耗小， 且垂向止挡刚度非线性程 度高， 前段特别小， 后段刚度较大， 这样既能避免车辆脱轨的风险， 又能保护 钢弹簧。