一種雙t型構架彈性鉸接的柔性架懸直驅(qū)徑向轉(zhuǎn)向架的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種雙T型構架彈性鉸接的柔性架懸直驅(qū)徑向轉(zhuǎn)向架，包括轉(zhuǎn)向架構架、用于定位輪對(5)的軸箱裝置(4)和用于驅(qū)動輪對(5)的永磁直驅(qū)電機(3)，所述的轉(zhuǎn)向架構架為具有柔性功能的雙T型彈性鉸接式構架，所述的永磁直驅(qū)電機(3)設有兩個，每個永磁直驅(qū)電機(3)均通過三點式懸掛機構布置在轉(zhuǎn)向架構架上，并各驅(qū)動一個輪對(5)。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有轉(zhuǎn)向架柔性功能好、適應線路扭曲能力強、簧下質(zhì)量輕、運行噪聲小并且具備主動徑向功能等優(yōu)點。
【專利說明】
一種雙T型構架彈性鉸接的柔性架懸直驅(qū)徑向轉(zhuǎn)向架
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于軌道車輛轉(zhuǎn)向架技術領域，涉及一種軌道車輛柔性架懸直驅(qū)徑向轉(zhuǎn)向架，具體涉及一種雙T型構架彈性鉸接的柔性架懸直驅(qū)徑向轉(zhuǎn)向架。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向架采用H型構架，剛性橫梁，僅依靠一系垂向的柔性克服線路的扭曲，轉(zhuǎn)向架適應線路扭曲的能力較差。
[0003]經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，中國發(fā)明專利CN105665049B，其公開了一種鉸接構架直線電機轉(zhuǎn)向架，兩個T型框架分別通過橡膠節(jié)點與側(cè)梁鉸接;另中國發(fā)明專利CN102975734A，其公開了一種具有中梁柔性板式結(jié)構的永磁直驅(qū)柔性轉(zhuǎn)向架。
[0004]這兩種形式的柔性構架，其橫梁均無法承載，無法實現(xiàn)電機的架懸從而提高轉(zhuǎn)向架的設計速度，改善轉(zhuǎn)向架高速運行時的動力學性能。
[0005]永磁同步電機直驅(qū)模式國外已經(jīng)有了工程化應用，對于中低速城軌車輛，國外主要采用軸懸直驅(qū)模式，而對于較高速度級的車輛，多采用架懸式。
[0006]傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向架輪對定位剛度為兼顧穩(wěn)定性，不宜設置過小，因而限制了曲線上輪對靠蠕滑力矩導向的能力，導致輪對通過曲線時存在沖角，產(chǎn)生輪軌磨耗和曲線“嘯叫”。
[0007]添加迫導向機構后的轉(zhuǎn)向架，其曲線通過性能得到改善，但因?qū)驒C構復雜且存在磨損，因此未能顯著提高轉(zhuǎn)向架通過曲線時的各向性能。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種轉(zhuǎn)向架柔性功能好、適應線路扭曲能力強、簧下質(zhì)量輕、運行噪聲小并且具備主動徑向轉(zhuǎn)向功能的雙T型構架彈性鉸接的柔性架懸直驅(qū)徑向轉(zhuǎn)向架。
[0009]本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn):
[0010]—種雙T型構架彈性鉸接的柔性架懸直驅(qū)徑向轉(zhuǎn)向架，包括轉(zhuǎn)向架構架、用于定位輪對的軸箱裝置和用于驅(qū)動輪對的永磁直驅(qū)電機，所述的轉(zhuǎn)向架構架為具有柔性功能的雙T型彈性鉸接式構架，所述的永磁直驅(qū)電機設有兩個，每個永磁直驅(qū)電機均通過三點式懸掛機構設置在轉(zhuǎn)向架構架上，并各驅(qū)動一個輪對。
[0011]所述的雙T型彈性鉸接式構架由第一T型構架和第二 T型構架通過對角設置的兩個橡膠鉸接關節(jié)裝置連接形成，每個T型構架均由剛性連接的橫梁與側(cè)梁構成。
[0012]所述的橡膠鉸接關節(jié)裝置包括鉸接軸、橡膠關節(jié)機構和安裝座，所述的橡膠關節(jié)機構包括內(nèi)鐵件、橡膠層和外鐵件，外鐵件套設在內(nèi)鐵件上，二者之間設有橡膠層，安裝座套設在外鐵件的外側(cè)，所述的內(nèi)鐵件套設在鉸接軸的外側(cè)，所述的橡膠層的軸向斷面為開口相對的雙U型結(jié)構，安裝座兩端分別設有用于固定橡膠關節(jié)機構的內(nèi)端蓋和外端蓋，所述的外端蓋密封，內(nèi)端蓋設有一個供鉸接軸穿過的孔洞，鉸接軸與該孔洞的內(nèi)側(cè)壁之間設有橡膠密封圈。
[0013]橡膠層的軸向斷面為開口相對的雙U型結(jié)構，因此橡膠關節(jié)無論是徑向變形，還是軸向變形，總有一部分橡膠處于受壓狀態(tài)，從而橡膠關節(jié)具有很大的徑向、軸向剛度。橡膠關節(jié)的徑向，對應轉(zhuǎn)向架的垂向與縱向，橡膠關節(jié)的軸向，對應轉(zhuǎn)向架的橫向，從而保證了兩個T型構架之間的橫向剛度很大。
[0014]橡膠關節(jié)的外鐵件和內(nèi)鐵件之間的橡膠層的軸向斷面為開口相對的雙U型結(jié)構，使得該橡膠關節(jié)具有很大的橫向剛度，保證了側(cè)梁和橫梁的連接，確保構架的安全性能。
[0015]優(yōu)選地，橡膠層的軸向斷面的雙U型結(jié)構中的每個U型結(jié)構中部平直，兩翼與中部的夾角均為100°?150°，中部軸向?qū)挾仁莾梢碜杂啥酥g距離的1/2?2/3倍。
[0016]為保證橡膠鉸接關節(jié)裝置的徑向剛度，其中部應呈平直狀，且平直部分軸向?qū)挾仍介L，裝置的徑向剛度越大;為保證橡膠鉸接關節(jié)裝置的軸向剛度，其兩翼應與中部存在一定的夾角，在允許的角度范圍內(nèi)，角度越小，裝置的軸向剛度越大。因此可通過調(diào)整中部平直部軸向?qū)挾燃皟梢韸A角，來獲得優(yōu)選的橡膠鉸接關節(jié)裝置，本發(fā)明的兩翼與中部的夾角以及中部軸向?qū)挾扰c兩翼之間距離的比值范圍能夠使得所述的橡膠鉸接關節(jié)裝置具有很大的徑向和軸向剛度，來滿足轉(zhuǎn)向架的承載功能要求。
[0017]優(yōu)選地，所述的鉸接軸設有第一端部和第二端部，且鉸接軸從第一端部到第二端部漸縮，第一端部與構架的橫梁連接，第二端部穿過內(nèi)鐵件并通過端部螺栓和端部墊圈與內(nèi)鐵件連接。
[0018]優(yōu)選地，端部螺栓和端部墊圈之間還可以設置防松墊片。
[0019]優(yōu)選地，所述的內(nèi)鐵件呈中空結(jié)構。起到減重作用。
[0020]優(yōu)選地，所述的外鐵件呈多瓣式結(jié)構，外鐵件與安裝座之間保證安裝尺寸，使橡膠層處于預緊狀態(tài)。
[0021]第一T型框架的橫梁與一個橡膠鉸接關節(jié)裝置的鉸接軸的第一自由端連接，該橡膠鉸接關節(jié)裝置的安裝座與第二 T型框架的側(cè)梁連接;第二 T型框架的橫梁與另一個橡膠鉸接關節(jié)裝置的鉸接軸的第一自由端連接，該橡膠鉸接關節(jié)裝置的安裝座與第一 T型框架的側(cè)梁連接。
[0022]本發(fā)明利用橡膠鉸接關節(jié)裝置偏轉(zhuǎn)剛度較低的特性，實現(xiàn)構架的柔性。同時利用橡膠鉸接關節(jié)裝置的軸向、徑向剛度較大的特性保證構架的承載能力及構架的抗菱剛度，因此本發(fā)明的柔性雙T型構架不需要中心橫梁傳遞載荷。
[0023]所述的三點式懸掛機構包括第一懸掛臂、第二懸掛臂、第三懸掛臂，三個懸掛臂的一端均與永磁直驅(qū)電機連接，第一懸掛臂的另一端通過彈性元件與一個T型構架的橫梁彈性連接，第二懸掛臂及第三懸掛臂的另一端分別通過彈性元件與兩個T型構架的側(cè)梁彈性連接。
[0024]所述的彈性元件為橡膠關節(jié)。
[0025]永磁直驅(qū)電機的此種懸掛方式對本發(fā)明的雙T型構架的柔性干涉程度較低。
[0026]所述的軸箱裝置設有四個，分布在兩個T型構架側(cè)梁的四角端。
[0027]所述的軸箱裝置包括軸箱、軸箱定位座和徑向作動器，所述的軸箱定位座設置在轉(zhuǎn)向架構架上，所述的軸箱通過一系懸掛和軸箱定位座連接在轉(zhuǎn)向架上，徑向動作器的兩端分別連接軸箱和軸箱定位座。
[0028]本發(fā)明的軸箱裝置兼顧主動徑向與輪對定位功能。徑向作動器安裝在軸箱與軸箱定位座之間。通過曲線時，徑向作動器直接推、拉軸箱，使輪對處于徑向位置。
[0029]所述的一系懸掛包括液阻懸置元件，該液阻懸置元件與軸箱之間設有橡膠墊，液阻懸置元件外側(cè)并聯(lián)套設有螺旋鋼彈簧。
[0030]該轉(zhuǎn)向架還包括橡膠堆牽引裝置，該裝置與兩個T型構架的橫梁連接，設置在柔性雙T型構架平面的中心位置，內(nèi)部設有二系回轉(zhuǎn)角度傳感器。
[0031]每個永磁直驅(qū)電機均通過設置在其兩端的空心軸六連桿機構直接驅(qū)動輪對。
[0032]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0033]轉(zhuǎn)向架采用永磁直驅(qū)電機配合空心軸六連桿裝置直接驅(qū)動輪對，省掉了齒輪箱，提高了驅(qū)動效率，永磁直驅(qū)電機懸掛在構架上，降低了簧下質(zhì)量，利于轉(zhuǎn)向架的高速運行；
[0034]轉(zhuǎn)向架具有柔性功能，對扭曲線路的適應性強，提高了轉(zhuǎn)向架的運行安全性；
[0035]轉(zhuǎn)向架過曲線時徑向作動器直接推動軸箱，使輪對處于徑向位置，降低輪軌磨耗，提高轉(zhuǎn)向架曲線通過性能，徹底解決傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向架中蛇形穩(wěn)定性與曲線通過性能間的矛盾；
[0036]轉(zhuǎn)向架采用液阻懸置元件作為一系懸掛，能夠衰減由高頻小位移波磨引起的振動，降低運行過程中的高頻噪聲；
[0037]本發(fā)明的轉(zhuǎn)向架結(jié)構簡單可靠，部件可模塊化生產(chǎn)，具有可替換性，便于制造及維護，降低了生產(chǎn)成本。
【附圖說明】
[0038]圖1為本發(fā)明的結(jié)構不意圖；
[0039]圖2為本發(fā)明的側(cè)視結(jié)構示意圖；
[0040]圖3為本發(fā)明的柔性雙T型構架的結(jié)構示意圖；
[0041 ]圖4為本發(fā)明的永磁直驅(qū)電機和三點式懸掛機構的結(jié)構示意圖；
[0042]圖5為本發(fā)明的軸箱和一系懸掛的結(jié)構示意圖；
[0043]圖6為本發(fā)明的橡膠鉸接關節(jié)裝置的剖視結(jié)構示意圖；
[0044]圖中，I為第一T型構架，11為第一T型構架側(cè)梁，12為第一T型構架橫梁，2為第二T型構架，21為第二T型構架側(cè)梁，22為第二T型構架橫梁，3為永磁直驅(qū)電機，31為第一懸掛臂，32為第二懸掛臂，33為第三懸掛臂，4為軸箱組件，41為軸箱，42為軸箱定位座，43為徑向作動器，5為輪對，6為一系懸掛，61為液阻懸置元件，62為橡膠墊，63為螺旋鋼彈簧，7為橡膠堆牽引裝置，8為橡膠鉸接關節(jié)裝置，801為鉸接軸，802為內(nèi)端蓋，803為外鐵件，804為橡膠層，805為內(nèi)鐵件，806為橡膠關節(jié)機構，807為安裝座，808為外端蓋，809為防松墊片，810為端部螺栓，811為端部墊圈，812為橡膠密封圈，9為空心軸六連桿機構。
【具體實施方式】
[0045]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0046]實施例1
[0047]—種雙T型構架彈性鉸接的柔性架懸直驅(qū)徑向轉(zhuǎn)向架，如圖1?2所示，包括轉(zhuǎn)向架構架、用于定位輪對5的軸箱裝置4、用于驅(qū)動輪對5的永磁直驅(qū)電機3和橡膠堆牽引裝置7。
[0048]轉(zhuǎn)向架構架為雙T型彈性鉸接式，構架具備柔性功能，如圖3所示，由第一T型構架I和第二T型構架2通過對角設置的兩個橡膠鉸接關節(jié)裝置8連接形成。其中，第一T型構架I由剛性連接的第一 T型構架橫梁12與第一 T型構架側(cè)梁11構成，第二 T型構架2由剛性連接的第二 T型構架橫梁22與第二 T型構架側(cè)梁21構成。第一 T型構架橫梁12與第二 T型構架側(cè)梁21通過一個橡膠鉸接關節(jié)裝置8連接，第二T型構架橫梁22與第一T型構架側(cè)梁11通過另一個橡膠鉸接關節(jié)裝置8連接。
[0049]該橡膠鉸接關節(jié)裝置8包括鉸接軸801、橡膠關節(jié)機構806和安裝座807，如圖6所示，橡膠關節(jié)機構806包括內(nèi)鐵件805、橡膠層804和外鐵件803，外鐵件803套設在內(nèi)鐵件805上，二者之間設有橡膠層804，外鐵件803和內(nèi)鐵件805均與橡膠層804硫化貼合在一起，橡膠層804的軸向斷面為開口相對的雙U型結(jié)構，橡膠層804的軸向斷面的雙U型結(jié)構中的每個U型結(jié)構中部平直，兩翼與中部的夾角均為100°?150°，中部軸向?qū)挾仁莾梢碜杂啥酥g距離的1/2?2/3倍，安裝座807套設在外鐵件803的外側(cè)，外鐵件803為三瓣式結(jié)構，與安裝座807保證安裝尺寸使橡膠層804處于預緊狀態(tài)，內(nèi)鐵件805套設在鉸接軸801的外側(cè)，并且內(nèi)部中空，安裝座807兩端分別設有用于固定橡膠關節(jié)806的內(nèi)端蓋802和外端蓋808。
[0050]其中，外端蓋808密封，內(nèi)端蓋802設有一個供鉸接軸801穿過的孔洞，鉸接軸I與該孔洞的內(nèi)側(cè)壁之間設有橡膠密封圈812，鉸接軸801設有第一端部和第二端部，且鉸接軸801從第一端部到第二端部漸縮，第二端部穿過內(nèi)鐵件805并通過端部螺栓810和端部墊圈811與內(nèi)鐵件805連接，端部螺栓810與端部墊圈811之間還設有防松墊片809。
[0051]第一T型框架橫梁12與一個橡膠鉸接關節(jié)裝置8的鉸接軸801的第一自由端連接，該橡膠鉸接關節(jié)裝置8的安裝座807與第二 T型框架側(cè)梁21連接;第二 T型框架橫梁22與另一個橡膠鉸接關節(jié)裝置8的鉸接軸801的第一自由端連接，該橡膠鉸接關節(jié)裝置8的安裝座807與第一T型框架側(cè)梁11連接。
[0052]利用橡膠鉸接關節(jié)裝置8偏轉(zhuǎn)剛度較低的特性，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向架構架的柔性。同時利用橡膠鉸接關節(jié)裝置的軸向、徑向剛度較大的特性保證構架的承載能力及構架的抗菱剛度，因此本發(fā)明的柔性雙T型構架不需要中心橫梁傳遞載荷。
[0053]永磁直驅(qū)電機3設有兩個，每個永磁直驅(qū)電機3均通過三點式懸掛機構設置在轉(zhuǎn)向架構架上，并通過設置在其兩端的空心軸六連桿機構9直接驅(qū)動一個輪對5，如圖4所示。其中，三點式懸掛機構包括第一懸掛臂31、第二懸掛臂32、第三懸掛臂33，三個懸掛臂的一端均與永磁直驅(qū)電機3連接，第一懸掛臂31的另一端通過橡膠關節(jié)與一個T型構架的橫梁彈性連接，第二懸掛臂32及第三懸掛臂33的另一端分別通過橡膠關節(jié)與兩個T型構架的側(cè)梁彈性連接。永磁直驅(qū)電機3的此種懸掛方式對雙T型構架的柔性干涉程度較低。
[0054]軸箱裝置4設有四個，分布在兩個T型構架側(cè)梁的四角端，如圖1?2所示。軸箱裝置4包括軸箱41、軸箱定位座42和徑向作動器43，軸箱定位座42設置在轉(zhuǎn)向架構架上，軸箱41通過一系懸掛6和軸箱定位座42連接在轉(zhuǎn)向架上，徑向動作器43的兩端分別連接軸箱41和軸箱定位座42。一系懸掛6包括液阻懸置元件61，如圖5所示，該液阻懸置元件61與軸箱41之間設有橡膠墊62，液阻懸置元件61外側(cè)并聯(lián)套設有螺旋鋼彈簧63。軸箱裝置4兼顧主動徑向與輪對定位功能。徑向作動器43安裝在軸箱41與軸箱定位座42之間。通過曲線時，徑向作動器43直接推、拉軸箱41，使輪對5處于徑向位置。
[0055]橡膠堆牽引裝置7與兩個T型構架的橫梁連接，設置在柔性雙T型構架平面的中心位置，如圖1?2所示，內(nèi)部設有二系回轉(zhuǎn)角度傳感器。
[0056]以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明專利原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本專利的保護范圍。
【主權項】
1.一種雙T型構架彈性鉸接的柔性架懸直驅(qū)徑向轉(zhuǎn)向架，包括轉(zhuǎn)向架構架、用于定位輪對(5)的軸箱裝置(4)和用于驅(qū)動輪對(5)的永磁直驅(qū)電機(3)，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)向架構架為具有柔性功能的雙T型彈性鉸接式構架，所述的永磁直驅(qū)電機(3)設有兩個，每個永磁直驅(qū)電機(3)均通過三點式懸掛機構設置在轉(zhuǎn)向架構架上，并各驅(qū)動一個輪對(5)。2.根據(jù)權利要求1所述的一種雙T型構架彈性鉸接的柔性架懸直驅(qū)徑向轉(zhuǎn)向架，其特征在于，所述的雙T型彈性鉸接式構架由第一 T型構架(I)和第二 T型構架(2)通過對角設置的兩個橡膠鉸接關節(jié)裝置(8)連接形成，每個T型構架均由剛性連接的橫梁與側(cè)梁構成。3.根據(jù)權利要求2所述的一種雙T型構架彈性鉸接的柔性架懸直驅(qū)徑向轉(zhuǎn)向架，其特征在于，所述的橡膠鉸接關節(jié)裝置(8)包括鉸接軸(801)、橡膠關節(jié)機構(806)和安裝座(807)，所述的橡膠關節(jié)機構(806)包括內(nèi)鐵件(805)、橡膠層(804)和外鐵件(803)，外鐵件(803)套設在內(nèi)鐵件(805)上，二者之間設有橡膠層(804)，安裝座(807)套設在外鐵件(803)的外側(cè)，所述的內(nèi)鐵件(805)套設在鉸接軸(801)的外側(cè)，所述的橡膠層(804)的軸向斷面為開口相對的雙U型結(jié)構，安裝座(807)兩端分別設有用于固定橡膠關節(jié)機構(806)的內(nèi)端蓋(802)和夕卜端蓋(808)，所述的外端蓋(808)密封，內(nèi)端蓋(802)設有一個供鉸接軸(801)穿過的孔洞，鉸接軸(801)與該孔洞的內(nèi)側(cè)壁之間設有橡膠密封圈(812)。4.根據(jù)權利要求2所述的一種雙T型構架彈性鉸接的柔性架懸直驅(qū)徑向轉(zhuǎn)向架，其特征在于，所述的三點式懸掛機構包括第一懸掛臂(31)、第二懸掛臂(32)、第三懸掛臂(33)，三個懸掛臂的一端均與永磁直驅(qū)電機(3)連接，第一懸掛臂(31)的另一端通過彈性元件與一個T型構架的橫梁彈性連接，第二懸掛臂(32)及第三懸掛臂(33)的另一端分別通過彈性元件與兩個T型構架的側(cè)梁彈性連接。5.根據(jù)權利要求4所述的一種雙T型構架彈性鉸接的柔性架懸直驅(qū)徑向轉(zhuǎn)向架，其特征在于，所述的彈性元件為橡膠關節(jié)。6.根據(jù)權利要求1?5任一所述的一種雙T型構架彈性鉸接的柔性架懸直驅(qū)徑向轉(zhuǎn)向架，其特征在于，所述的軸箱裝置(4)包括軸箱(41)、軸箱定位座(42)和徑向作動器(43)，所述的軸箱定位座(42)設置在轉(zhuǎn)向架構架上，所述的軸箱(41)通過一系懸掛(6)和軸箱定位座(42)連接在轉(zhuǎn)向架上，徑向動作器(43)的兩端分別連接軸箱(41)和軸箱定位座(42)。7.根據(jù)權利要求6所述的一種雙T型構架彈性鉸接的柔性架懸直驅(qū)徑向轉(zhuǎn)向架，其特征在于，所述的一系懸掛(6)包括液阻懸置元件(61)，該液阻懸置元件(61)與軸箱(41)之間設有橡膠墊(62)，液阻懸置元件(61)外側(cè)并聯(lián)套設有螺旋鋼彈簧(63)。8.根據(jù)權利要求2所述的一種雙T型構架彈性鉸接的柔性架懸直驅(qū)徑向轉(zhuǎn)向架，其特征在于，該轉(zhuǎn)向架還包括橡膠堆牽引裝置(7)，該裝置與兩個T型構架的橫梁連接，設置在柔性雙T型構架平面的中心位置，內(nèi)部設有二系回轉(zhuǎn)角度傳感器。9.根據(jù)權利要求1所述的一種雙T型構架彈性鉸接的柔性架懸直驅(qū)徑向轉(zhuǎn)向架，其特征在于，每個永磁直驅(qū)電機(3)均通過設置在其兩端的空心軸六連桿機構(9)直接驅(qū)動輪對(5)。
【文檔編號】B61F5/50GK105882665SQ201610304015
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月10日
【發(fā)明人】羅湘萍
【申請人】同濟大學