專利名稱：獨(dú)立輪對兩軸轉(zhuǎn)向架鉸接車迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于轉(zhuǎn)向架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，特別涉及一種獨(dú)立輪對兩軸轉(zhuǎn)向架使用的迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
“獨(dú)立輪對”是相對于“常規(guī)整體輪對”而言的。常規(guī)整體輪對的左右車輪通過過盈配合壓裝在一根車軸兩端，列車運(yùn)行時(shí)，車軸隨著車輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，左右車輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)。獨(dú)立輪對的左右車輪通過滾動(dòng)軸承裝配在一根車軸兩端，列車運(yùn)行時(shí)，車軸不轉(zhuǎn)動(dòng)，左右車輪可以繞車軸不同步的自由轉(zhuǎn)動(dòng)。前車體與后車體通過鉸接車鉤鉸接在一起，稱之為“鉸接車”。
獨(dú)立輪對的最大優(yōu)點(diǎn)是可以較大幅度降低地板輕軌車輛的地板面高度及提高高速列車的穩(wěn)定性，但是由于獨(dú)立輪對缺乏縱向蠕滑力的自導(dǎo)向功能，所以其輪軌磨耗很嚴(yán)重，輪軌力較大，脫軌的隱患也比較大，導(dǎo)向問題是困擾獨(dú)立輪對發(fā)展的一個(gè)世界性難題。為了攻克這個(gè)難題，國內(nèi)外專家們提出過許多解決方案。最初的解決方案通常是特殊設(shè)計(jì)車輪踏面加大左右車輪的接觸角差，這樣就可加大獨(dú)立輪對的重力復(fù)原力，輪對偏離軌道中心線后就可在重力復(fù)原力的作用下而回歸到軌道中央，但是這種措施不能使獨(dú)立輪對在曲線軌道上自動(dòng)趨于徑向位置。于是很多研究人員想到了導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括自導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。由于獨(dú)立輪對沒有縱向蠕滑力，所以依賴于縱向蠕滑力的自導(dǎo)向機(jī)構(gòu)不能被采用，只能考慮采用迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)?，F(xiàn)有的迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)由導(dǎo)向臂、前輪對連桿、后輪對連桿和一根車體連桿構(gòu)成，由于它只有一根車體連桿，因此，此種迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)只能與一個(gè)車體連接，其與構(gòu)架、獨(dú)立輪對組成的迫導(dǎo)向轉(zhuǎn)向架安裝在一個(gè)車體下面，其導(dǎo)向原理是迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)利用車體與構(gòu)架之間的轉(zhuǎn)角來調(diào)節(jié)輪對相對于構(gòu)架的轉(zhuǎn)角，從而使轉(zhuǎn)向架的前后輪對趨于曲線的徑向位置。這個(gè)理論的前提是車體定距中心的橫斷面和轉(zhuǎn)向架軸距中心的橫斷面都必須處于曲線軌道的徑向線上，由于轉(zhuǎn)向架在現(xiàn)有迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的力矩作用下，其軸距中心的橫斷面通常要偏離曲線軌道徑向線一定角度，因而迫導(dǎo)向轉(zhuǎn)向架的前后輪對就不可能或者不可能同時(shí)趨于曲線軌道的徑向位置，這說明傳統(tǒng)迫導(dǎo)向轉(zhuǎn)向架的導(dǎo)向能力存在先天缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新型的迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，此種迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)能徹底地解決獨(dú)立輪對兩軸轉(zhuǎn)向架在曲線軌道上的導(dǎo)向難題。
本發(fā)明所述迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)由導(dǎo)向臂、前車體連桿、前輪對連桿、后車體連桿和后輪對連桿組成；導(dǎo)向臂的中點(diǎn)部位設(shè)置有與構(gòu)架鉸接的結(jié)構(gòu)，前車體連桿和前輪對連桿的一端鉸接在導(dǎo)向臂中點(diǎn)的一側(cè)，后車體連桿和后輪對連桿的一端鉸接在導(dǎo)向臂中點(diǎn)的另一側(cè)；設(shè)導(dǎo)向臂的中點(diǎn)為O，前車體連桿與導(dǎo)向臂的鉸接點(diǎn)為D，前輪對連桿與導(dǎo)向臂的鉸接點(diǎn)為C，后輪對連桿與導(dǎo)向臂的鉸接點(diǎn)為B，后車體連桿與導(dǎo)向臂的鉸接點(diǎn)為A，則導(dǎo)向臂的導(dǎo)向增益系數(shù)η=OBOA=OCOD=bl,]]>式中，b為兩車體鉸接部位轉(zhuǎn)向架的前輪對與后輪對的軸距之半，l為列車車輛名義定距之半。所述前車體連桿、前輪對連桿、后車體連桿和后輪對連桿與導(dǎo)向臂的鉸接位置按照上式確定。使用本發(fā)明所述迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，要求列車中各車輛名義定距2l相等。
為了使鉸接車經(jīng)過曲線導(dǎo)軌時(shí)迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)不被拉壞，保證行車安全，所述導(dǎo)向臂長度AD>2l·dR,]]>式中，2l為列車車輛名義定距，d為兩導(dǎo)向臂與構(gòu)架的鉸接點(diǎn)O1、O2的連線O1O2之半，R為列車運(yùn)行軌道的最小曲線半徑。在滿足結(jié)構(gòu)空間要求的條件下，導(dǎo)向臂長度AD應(yīng)盡量接近于2l·dR]]>。
本發(fā)明所述迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的前車體連桿與鉸接車的前車體連接，后車體連桿與鉸接車的后車體連接，所以稱之為鉸接車迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。兩套本發(fā)明所述追導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與構(gòu)架、兩獨(dú)立輪對及一些懸掛連接件組成迫導(dǎo)向獨(dú)立輪對徑向轉(zhuǎn)向架，此種轉(zhuǎn)向架必須安裝在鉸接車的鉸接處，且此種轉(zhuǎn)向架的中心與前后車體鉸接點(diǎn)(即鉸接車鉤中心)的連線必須垂直軌道水平面。兩套本發(fā)明所述迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)既可以平行于軌道平面安裝，又可以垂直于軌道平面安裝，安裝方式如下兩套迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)中的導(dǎo)向臂對稱鉸接在車體與車體鉸接處的轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上，兩導(dǎo)向臂與構(gòu)架的鉸接點(diǎn)O1、O2的連線O1O2位于轉(zhuǎn)向架軸距中心橫斷面上，且O1點(diǎn)和O2點(diǎn)關(guān)于轉(zhuǎn)向架中心縱斷面對稱；兩套迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)中與導(dǎo)向臂鉸接的前車體連桿、前輪對連桿、后車體連桿和后輪對連桿的另一端分別與前車體、前輪對、后車體、后輪對鉸接，兩前車體連桿與前車體的鉸接點(diǎn)H1和H2、兩后車體連桿與后車體的鉸接點(diǎn)G1和G2、兩前輪對連桿與前輪對的鉸接點(diǎn)F1和F2、兩后輪對連桿與后輪對的鉸接點(diǎn)E1和E2關(guān)于轉(zhuǎn)向架中心縱斷面對稱。
兩套本發(fā)明所述迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與構(gòu)架、兩獨(dú)立輪對及一些懸掛連接件組成的迫導(dǎo)向獨(dú)立輪對徑向轉(zhuǎn)向架的導(dǎo)向原理如圖4所示(圖4中的兩套本發(fā)明所述迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是平行于軌道平面安裝的)當(dāng)列車通過曲線軌道時(shí)，一套迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)中的前、后車體連桿與前、后車體外側(cè)的鉸接點(diǎn)H1和G1之間的距離會(huì)伸長，從而拉動(dòng)外側(cè)導(dǎo)向臂A1D1向逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)；另一套迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)中的前、后車體連桿與前、后車體內(nèi)側(cè)的鉸接點(diǎn)H2和G2之間的距離會(huì)縮短，從而帶動(dòng)內(nèi)側(cè)導(dǎo)向臂A1D2也向逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就使得兩導(dǎo)向臂與構(gòu)架內(nèi)外側(cè)的鉸接點(diǎn)連線O1O2始終處于前后車體夾角的角平分線上，因?yàn)榍昂筌圀w的名義定距相等，角平分線就相當(dāng)于曲線軌道該點(diǎn)的徑向線，而兩導(dǎo)向臂與構(gòu)架內(nèi)外側(cè)的鉸接點(diǎn)連線O1O2正好位于轉(zhuǎn)向架軸距中心橫斷面上，也就是說，鉸接的前后車體通過迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)迫使轉(zhuǎn)向架軸距中心橫斷面處于曲線軌道的徑向位置。一旦轉(zhuǎn)向架軸距中心橫斷面處于曲線軌道的徑向位置，就可通過對迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)中的導(dǎo)向臂設(shè)置合理的導(dǎo)向增益系數(shù)使轉(zhuǎn)向架的前、后輪對同時(shí)趨于曲線軌道的徑向位置，從而徹底地解決獨(dú)立輪對兩軸轉(zhuǎn)向架在曲線軌道上的導(dǎo)向難題。
本發(fā)明具有以下有益效果1、從上述導(dǎo)向原理描述可以看出，本發(fā)明所述迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)為解決獨(dú)立輪對兩軸轉(zhuǎn)向架在曲線軌道上的導(dǎo)向問題提供了一種不同構(gòu)思的技術(shù)方案。
2、使用本發(fā)明所述迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，能夠迫使獨(dú)立輪對轉(zhuǎn)向架的前、后輪對同時(shí)趨于曲線軌道的徑向位置，從而徹底解決了獨(dú)立輪對的導(dǎo)向難題。獨(dú)立輪對的導(dǎo)向難題一旦解決了，行車安全性就會(huì)大大提高，輪軌磨耗和輪軌噪聲也會(huì)大幅度降低。
3、結(jié)構(gòu)簡單，易于制作、安裝和檢修。


圖1是本發(fā)明所述獨(dú)立輪對兩軸轉(zhuǎn)向架鉸接車迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明所述獨(dú)立輪對兩軸轉(zhuǎn)向架鉸接車迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的安裝示意圖；圖3是兩套本發(fā)明所述迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與構(gòu)架、兩輪對組成的迫導(dǎo)向獨(dú)立輪對徑向轉(zhuǎn)向架在列車上的安裝示意圖；圖4是兩套本發(fā)明所述迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與構(gòu)架、兩輪對組成的迫導(dǎo)向獨(dú)立輪對徑向轉(zhuǎn)向架通過曲線軌道時(shí)的導(dǎo)向原理圖，圖中，O為曲線軌道的圓心。
圖中，1-前車體連桿、2-前輪對連桿、3-導(dǎo)向臂、4-后輪對連桿、5-后車體連桿、6-前輪對、7-后輪對、8-構(gòu)架、9-前車體、10-后車體、11-列車前端傳統(tǒng)輪對轉(zhuǎn)向架 12-列車鉸接處的迫導(dǎo)向獨(dú)立輪對徑向轉(zhuǎn)向架 13-列車后端傳統(tǒng)輪對轉(zhuǎn)向架。
具體實(shí)施例方式
本實(shí)施例中的獨(dú)立輪對兩軸轉(zhuǎn)向架鉸接車迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，由導(dǎo)向臂3、前車體連桿1、前輪對連桿2、后車體連桿5和后輪對連桿4組成。設(shè)導(dǎo)向臂3的中點(diǎn)為O，前車體連桿1與導(dǎo)向臂3的鉸接點(diǎn)D、前輪對連桿2與導(dǎo)向臂3的鉸接點(diǎn)C位于導(dǎo)向臂中點(diǎn)O的一側(cè)，后輪對連桿4與導(dǎo)向臂3的鉸接點(diǎn)B、后車體連桿5與導(dǎo)向臂3的鉸接點(diǎn)A位于導(dǎo)向臂中點(diǎn)的另一側(cè)。導(dǎo)向臂長度AD>2l·dR,]]>前車體連桿1、前輪對連桿2、后車體連桿5和后輪對連桿4與導(dǎo)向臂3的鉸接點(diǎn)按導(dǎo)向臂的導(dǎo)向增益系數(shù)η=OBOA=OCOD=bl]]>確定(所述兩式中，l、b、d、R的定義如發(fā)明內(nèi)容部分所述)。導(dǎo)向臂3中點(diǎn)部位設(shè)置的與構(gòu)架8的鉸接結(jié)構(gòu)為銷孔，前車體連桿1、前輪對連桿2、后車體連桿5和后輪對連桿4與導(dǎo)向臂3的鉸接方式為球面鉸接。
兩套所述迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)與構(gòu)架、兩輪對及一些懸掛連接件組成迫導(dǎo)向獨(dú)立輪對徑向轉(zhuǎn)向架12，此種迫導(dǎo)向獨(dú)立輪對徑向轉(zhuǎn)向架在列車上的安裝方式如圖3所示，圖中，2b為兩車體鉸接部位轉(zhuǎn)向架的前輪對與后輪對的軸距，2l為列車車輛名義定距。
兩套獨(dú)立輪對兩軸轉(zhuǎn)向架鉸接車迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的具體安裝方式如圖2所示兩套迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在車體與車體鉸接處的構(gòu)架左右兩側(cè)對稱布置，且平行于軌道平面安裝。兩套迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)中的導(dǎo)向臂3對稱鉸接在構(gòu)架上，其鉸接方式為銷鉸接；兩導(dǎo)向臂與構(gòu)架的鉸接點(diǎn)O1、O2的連線O1O2位于轉(zhuǎn)向架12軸距中心橫斷面上，且O1點(diǎn)和O2點(diǎn)關(guān)于轉(zhuǎn)向架12中心縱斷面對稱。兩套迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)中與導(dǎo)向臂3鉸接的前車體連桿1、前輪對連桿2、后車體連桿5和后輪對連桿4的另一端分別與前車體9、前輪對6、后車體10、后輪對7球面鉸接；兩前車體連桿1與前車體9的鉸接點(diǎn)H1和H2、兩后車體連桿5與后車體10的鉸接點(diǎn)G1和G2、兩前輪對連桿2與前輪對6的鉸接點(diǎn)F1和F2、兩后輪對連桿4與后輪對7的鉸接點(diǎn)E1和E2關(guān)于轉(zhuǎn)向架12中心縱斷面對稱。
本發(fā)明所述獨(dú)立輪對兩軸轉(zhuǎn)向架鉸接車迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)也可用于傳統(tǒng)輪對轉(zhuǎn)向架，它可使傳統(tǒng)輪對轉(zhuǎn)向架的導(dǎo)向性能更好，在減小高速列車的輪軌噪聲、降低輪軌力、減輕輪軌磨耗、提高行車安全等方面也有非常廣闊的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1.一種獨(dú)立輪對兩軸轉(zhuǎn)向架鉸接車迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，其特征在于所述迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)由導(dǎo)向臂(3)、前車體連桿(1)、前輪對連桿(2)、后車體連桿(5)和后輪對連桿(4)組成，導(dǎo)向臂(3)的中點(diǎn)部位設(shè)置有與構(gòu)架(8)鉸接的結(jié)構(gòu)，前車體連桿(1)和前輪對連桿(2)的一端鉸接在導(dǎo)向臂中點(diǎn)的一側(cè)，后車體連桿(5)和后輪對連桿(4)的一端鉸接在導(dǎo)向臂中點(diǎn)的另一側(cè)，設(shè)導(dǎo)向臂(3)的中點(diǎn)為O，前車體連桿(1)與導(dǎo)向臂(3)的鉸接點(diǎn)為D，前輪對連桿(2)與導(dǎo)向臂(3)的鉸接點(diǎn)為C，后輪對連桿(4)與導(dǎo)向臂(3)的鉸接點(diǎn)為B，后車體連桿(5)與導(dǎo)向臂(3)的鉸接點(diǎn)為A，則導(dǎo)向臂(3)的導(dǎo)向增益系數(shù)η=OBOA=OCOD=bl]]>，上式中，b為兩車體鉸接部位轉(zhuǎn)向架(12)的前輪對(6)與后輪對(7)的軸距之半，l為列車車輛名義定距之半。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獨(dú)立輪對兩軸轉(zhuǎn)向架鉸接車迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，其特征在于導(dǎo)向臂長度AD>2l·dR]]>，式中，2l為列車車輛名義定距，d為兩導(dǎo)向臂與構(gòu)架的鉸接點(diǎn)O1、O2的連線O1O2之半，R為列車運(yùn)行軌道的最小曲線半徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的獨(dú)立輪對兩軸轉(zhuǎn)向架鉸接車迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，其特征在于導(dǎo)向臂(3)中點(diǎn)部位設(shè)置的與構(gòu)架(8)的鉸接結(jié)構(gòu)為銷孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的獨(dú)立輪對兩軸轉(zhuǎn)向架鉸接車迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，其特征在于前車體連桿(1)、前輪對連桿(2)、后車體連桿(5)和后輪對連桿(4)與導(dǎo)向臀的鉸接方式為球面鉸接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的獨(dú)立輪對兩軸轉(zhuǎn)向架鉸接車迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，其特征在于前車體連桿(1)、前輪對連桿(2)、后車體連桿(5)和后輪對連桿(4)與導(dǎo)向臂的鉸接方式為球面鉸接。
6.權(quán)利要求1-5中任一權(quán)利要求所述獨(dú)立輪對兩軸轉(zhuǎn)向架鉸接車迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的安裝方式，其特征在于兩套所述迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)中的導(dǎo)向臂(3)對稱鉸接在車體與車體鉸接處的轉(zhuǎn)向架構(gòu)架(8)上，兩導(dǎo)向臂與構(gòu)架(8)的鉸接點(diǎn)O1、O2的連線O1O2位于轉(zhuǎn)向架軸距中心橫斷面上，且O1點(diǎn)和O2點(diǎn)關(guān)于轉(zhuǎn)向架中心縱斷面對稱；兩套所述迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)中與導(dǎo)向臂(3)鉸接的前車體連桿(1)、前輪對連桿(2)、后車體連桿(5)和后輪對連桿(4)的另一端分別與前車體(9)、前輪對(6)、后車體(10)、后輪對(7)鉸接，兩前車體連桿(1)與前車體(9)的鉸接點(diǎn)H1和H2、兩后車體連桿(5)與后車體(10)的鉸接點(diǎn)G1和G2、兩前輪對連桿(2)與前輪對(6)的鉸接點(diǎn)F1和F2、兩后輪對連桿(4)與后輪對(7)的鉸接點(diǎn)E1和E2關(guān)于轉(zhuǎn)向架中心縱斷面對稱。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述獨(dú)立輪對兩軸轉(zhuǎn)向架鉸接車迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的安裝方式，其特征在于導(dǎo)向臂(3)與構(gòu)架(8)的鉸接方式為銷鉸接。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述獨(dú)立輪對兩軸轉(zhuǎn)向架鉸接車迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的安裝方式，其特征在于前車體連桿(1)、前輪對連桿(2)、后車體連桿(5)和后輪對連桿(4)與前車體(9)、前輪對(6)、后車體(10)、后輪對(7)的鉸接方式為球面鉸接。
全文摘要
一種獨(dú)立輪對兩軸轉(zhuǎn)向架鉸接車迫導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，由導(dǎo)向臂、前車體連桿、前輪對連桿、后車體連桿和后輪對連桿組成。前車體連桿和前輪對連桿的一端鉸接在導(dǎo)向臂中點(diǎn)的一側(cè)，后車體連桿和后輪對連桿的一端鉸接在導(dǎo)向臂中點(diǎn)的另一側(cè)；設(shè)導(dǎo)向臂的中點(diǎn)為O，前車體連桿與導(dǎo)向臂的鉸接點(diǎn)為D，前輪對連桿與導(dǎo)向臂的鉸接點(diǎn)為C，后輪對連桿與導(dǎo)向臂的鉸接點(diǎn)為B，后車體連桿與導(dǎo)向臂的鉸接點(diǎn)為A，則其導(dǎo)向增益系數(shù)
文檔編號B61F5/02GK1962337SQ20061002238
公開日2007年5月16日 申請日期2006年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月1日
發(fā)明者池茂儒, 張衛(wèi)華, 曾京, 戴煥云, 鄔平波, 王勇 申請人:西南交通大學(xué)