專利名稱：具有牽引旁承裝置和徑向機構的轉向架的低車身車輛的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬於鐵路工程、工務、電務等部門施工時使用的由軌道車牽引的車輛，簡稱軌道車輛。用於在鐵路線上裝運施工所需要的材料、配件、設備、工具等器材。
目前我國鐵路運輸?shù)倪\能和運量之間的矛盾比較突出，現(xiàn)有軌道車輛從使用性能和結構性能方面來看，均不能滿足“多裝快跑”的施工要求，主要缺陷表現(xiàn)在以下兩個方面1、現(xiàn)有鐵路軌道車輛的車身比較高。
車身高度即地板面距軌面高度，主要取決於車輪直徑的大小，轉向架的結構以及轉向架與車體的連接。由這些因素所確定的現(xiàn)有軌道車輛的車身高度大致在0.85～1.0米以上。鐵路施工所需要的器材，如鋼軌、枕木、道岔、電桿等，在使用軌道車輛裝運時，大部分采用人工裝卸，車身高，裝卸比較困難，工人的勞動強度比較大，裝卸作業(yè)占用鐵路線的時間也比較長。
2、現(xiàn)有鐵路軌道車輛的轉向架無徑向機構。
無徑向機構的轉向架，當轉向架在通過曲線時，車輪與鋼軌之間不可能保持純滾動，輪、軌之間具有滑動摩擦，從而增大運行阻力，加劇了車輪和鋼軌的磨損。在通過曲線時，輪軌間的沖角較大，輪、軌間較大的橫向沖擊，容易造成線路質量的迅速惡化。
本發(fā)明的目的是針對上述缺陷，提供一種具有牽引旁承裝置和徑向機構的轉向架的低車身軌道車輛，一方面使得車身高度降低以改善使用性能，另方面使轉向架具有徑向機構以改善運行性能。
本發(fā)明的


如下圖1低車身車輛的正視圖。圖1中旁承連接裝置1、車體2、轉向架總成3。
圖2是旁承連接裝置的剖面圖。旁承連接裝置包括上旁承座4、橡膠襯5、橡膠墊6、上旁承體7、防塵氈8、防塵蓋9、上旁承托10、連接螺栓11、彈簧墊圈12、下旁承體13、磨耗板14、定位銷15、旁承滑塊16、螺栓17、螺帽18、墊圈19和開口銷20。
圖3是轉向架總成3的主視圖。轉向架總成3包括矩形橡膠彈簧21、螺旋壓縮彈簧22、下凹形轉向架側架23、輪對總成24、軸箱體25和拉桿總成26。
圖4車體2的局部鐵地板結構。其中27為木質地板、28為車體2的枕梁、29為鐵地板。
圖5轉向架的瞬時回轉中心示意圖。
圖6軸箱拉桿26的局部剖視圖。其中包括拉桿軸30、緩沖墊31、橡膠圈32、拉桿33、軸墊34、擋環(huán)35。
圖7圖3的A向局部視圖。
圖8撓性連接的梯形四連桿機構示意圖。
圖9轉向架在過曲線時實現(xiàn)徑向通過的示意圖。
圖10軸箱拉桿26與轉向架構架23及軸箱25的連接關系的示意圖。
本發(fā)明所述的降低軌道車輛的車身高度，是通過適當減小車輪直徑，采用凹形轉向架側架和車體的局部鐵地板結構，取消現(xiàn)有軌道車輛的搖枕和心盤，采用牽引旁承連接裝置連接車體和轉向架的方法來實現(xiàn)的。
為了降低車身高度，單純靠減小車輪直徑，車身高度的降低是有限的。因為減小車輪直徑一方面受到車輛限界對閘瓦下部尺寸的限制，另方面也受到線路條件的限制，因此必須在適當減小車輪直徑的情況下，改變主車架和轉向架的連接方式。本發(fā)明將一般軌道車輛的車輪直徑840毫米減小為直徑500～600毫米，并采用了如圖1所示的牽引旁承連接裝置1連接車體2和轉向架3。牽引旁承連接裝置1的詳細結構如圖2所示。旁承連接裝置1的下旁承體13，用連接螺栓17、螺帽18、墊圈19、開口銷20與圖3所示的轉向架凹形側架23固連。磨耗板14用定位銷15固定在下旁承體13的底部。旁承滑塊16用酚醛夾布塑料制作，置於磨耗板14之上，可以在下旁承體13內來回滑移形成移動付，上旁承座4焊接在車體2的枕梁部位，上旁承座4與上旁承體7及車體2之間襯有橡膠襯5，上旁體體7與車體2之間有橡膠墊6，能有效地改善車輛運行的平穩(wěn)性、上旁承托10套入上旁承體7的球頭，然后用連結螺栓11和彈簧墊圈12與上旁承座4相連。落車時，將防塵氈8、防塵蓋9套入上旁承體7的球頭，防止塵埃進入下旁承體13內，然后上旁承體7的球頭坐落在旁承滑塊16的凹形球面內，與上旁承體7的球頭形成轉動付，下旁承體13內注有潤滑油。
為了降低車身高度，本發(fā)明還采用了如圖4所示的車體2的局部鐵地板結構。圖4中27為木質地板、28為車體2的枕梁、29為鐵地板，車體2的局部鐵地板結構，使得凹形轉向架側架23的兩翼能伸入到車體2以內，車身高度據(jù)此可降低一個地板面的凈高。
當車輛通過曲線時，轉向架3相對於車體2產生偏轉，上旁承體7的球頭，相對於旁承滑塊16的凹形球面產生相對轉動;同時旁承滑塊16在下旁承體13的滑槽內來回移動而到達新的位置。
如圖5所示，本發(fā)明所述的低車身車輛，其轉向架的瞬時回轉中心位於轉向架外側軸的中心0點，也就是兩個下旁承體13的中心垂足的交點。旁承滑塊16的運動方向與轉向架橫向中心線的夾角為51°。
轉向架的瞬時回轉中心位於轉向架外側軸的中心0點，對於前轉向架是指前軸的中心，而對於后轉向架是指后軸的中心。這樣布置有利於配合轉向架的徑向機構實現(xiàn)通過曲線時車輪的純滾動和徑向通過;另方面，能夠使前轉向架在回轉時產生復原力矩，以抑制車輛的蛇行運轉，而后轉向架在回轉時能進一步擴大回轉趨勢，有利於車輛的曲線通過。
采用牽引旁承裝置來連接車體和轉向架，并采用局部鐵地板結構和適當減小車輪直徑，有效地降低了車身的高度。本發(fā)明所述的低車身軌道車輛，其車身高度為650～750毫米，比現(xiàn)有軌道車輛的車身高度降低20%以上，有利於裝卸作業(yè)和減輕工人的勞動強度。由於采用了牽引旁承裝置，提高了車輛的運行穩(wěn)定性和平穩(wěn)性。
本發(fā)明所述的轉向架徑向機構，是由水平方向的撓性連接的梯形四連桿機構和垂直方向的撓性連接的拉桿角位移機構以及位於軸箱兩側由一對矩形橡膠彈簧構成并和軸箱拉桿相聯(lián)系的軸箱角位移調正機構相互匹配構成的。
撓性連接與軸箱拉桿26的結構有關。圖6是軸箱拉桿26的局部剖視圖。其中包括拉桿軸30、緩沖墊31、橡膠圈32、拉桿33、軸墊34和擋環(huán)35。橡膠圈32壓裝入拉桿33的兩端部，拉桿軸30再壓裝入橡膠圈32的內孔中，然后用軸墊34和擋環(huán)35使拉桿軸30、緩沖墊31、橡膠圈32在軸向得到定位。由於橡膠圈32和緩沖墊31是彈性元件，因此可以實現(xiàn)軸箱拉桿26與轉向架構架及軸箱體的撓性連接。
水平方向的撓性連接的四連桿機構，是由轉向架構架、兩根軸箱拉桿及軸箱、輪對總成連成一體構成的。圖7是圖3的A向視圖的一個局部。它表明了轉向架構架一側與軸箱拉桿和輪對總成的連接關系。拉桿軸30用螺栓36分別同轉向架構架23和軸箱體25固連。轉向架構架兩側與兩根軸箱拉桿及輪對總成連成一體就構成了如圖8所示意的一個梯形的撓性連接的四連桿機構。圖8中G1、G2分別表示兩根軸箱拉桿與轉向架構架兩側的撓性連接點，Q1、Q2分別表示兩根軸箱拉桿與輪對兩側軸箱的撓性連接點。當在側向力和輪軌作用力的作用下，假設G1、G2的位置保持不變，也就是軸箱拉桿和轉向架構架的鉸接點保持不變，則四連桿機構在側向力的作用下，兩根軸箱拉桿的位置產生水平偏轉，從而使連接兩個軸箱的鉸接點Q1、Q2的位置發(fā)生偏轉，也就使輪對產生偏轉。偏轉以后的軸箱拉桿和輪對的位置，如圖8中雙點劃線所示，Q'1和Q'2分別為Q1和Q2偏轉以后的位置。在過曲線時，一個轉向架的兩個輪對由於四連桿機構的作用而使輪對產生偏轉，如圖9所示，輪對偏轉的趨勢使外側固定軸距LW增大，而內側固定軸距LN減小，實現(xiàn)過曲線時的徑向通過。
垂直方向的拉桿角位移所形成的轉向架的徑向作用可以通過圖3和圖10加以說明，從圖3可以看出軸箱拉桿26與轉向架構架23及軸箱25的連接關系。圖10是軸箱拉桿26與轉向架構架23及軸箱25的連接關系的示意圖。其中G1Q1(或G2Q2)表示軸箱拉桿26，與圖8一致，G1或G2表示軸箱拉桿26在轉向架構架23上的鉸接點，Q1或Q2表示軸箱拉桿26在軸箱25上的鉸接點，PE表示螺旋壓縮彈簧22在軸箱上的作用力;PW、PN表示矩形橡膠彈簧21在軸箱兩側的作用力，0點表示輪對24的中心位置。由於軸箱拉桿26在轉向架構架23及軸箱體25上的固定結點Q1與G1(或Q2與G2)在垂直方向有一個高度差H，軸箱拉桿26在組裝時與水平面存在夾角 約為6°～12°。當車輛在曲線通過時，由於側向力引起一側輪重增載，另一側減載。增載一側拉桿與水平面的夾角 減小。在圖10中，增載一側的L2距離增大，減載一側的L2距離減小;引起增載一側的固定軸距增大，減載一側的固定軸距減小，使車軸向徑向位置偏轉，并與上述四連桿機構所形成的車軸的徑向位置偏轉相匹配，使車軸趨於預期的徑向位置，實現(xiàn)在曲線上的徑向通過。
倘若側向力的大小不足以形成預期的徑向位置，勢必出現(xiàn)車軸和線路間發(fā)生橫向位移，從而使兩個輪對的滾動園直徑發(fā)生變化。倘若車軸的徑向偏轉值小於預期值，則輪對向線路的外側發(fā)生橫向位移，使外側車輪的滾動園直徑趨向加大，內側車輪的滾動園直徑趨向減小，由此使車軸的徑向偏轉值自動加大直至達到預期的偏轉位置;反之，倘若車軸的徑向偏轉值大於預期值，則輪對向線路的內側發(fā)生橫向位移，使內側車輪的滾動園直徑趨向加大，外側車輪的滾動園直徑趨向減小，由此使車軸的徑向偏轉值自動減小直至達到預期的偏轉位置。從圖10中可以看出，由於軸箱拉桿26在軸箱25的鉸接點Q1或Q2既不在輪對的水平中心線上，也不在輪對的垂直中心線上。Q1或Q2與輪對中心0的連線與輪對垂直中心線之間存在一個夾角β。由於上述的滾動園直徑的變化，使圖10中的L1距離發(fā)生變化，從而使外側固定軸距產生一個附加的偏轉值，而內側固定軸距產生一個減小的偏轉值。這個增大或減小的偏轉值。由β角的變化來實現(xiàn)，也就是由軸箱偏離正位的正負角位移來實現(xiàn)。此時，位於軸箱兩側的矩形橡膠彈簧21，對軸箱的正負角位移具有復位作用，一旦外部因素消失，軸箱在矩形橡膠彈簧的作用下仍然恢復正位。
綜上所述，在曲線通過時，由於側向力的作用所引起的水平方向的撓性連接的四連桿機構所形成的車軸的徑向位置偏轉;以及由於側向力引起的垂直載荷的變化而產生的垂直方向的拉桿角位移形成的車軸的徑向位置偏轉;再加上滾動園直徑的變化所引起的軸箱偏離正位的正負角位移所形成的車軸的徑向位置偏轉和矩形橡膠彈簧的調正復位作用;這三方面因素相互匹配，最終實現(xiàn)車輛在曲線上的徑向通過。
具有上述徑向機構的轉向架的軌道車輛在通過曲線時，可以實現(xiàn)車輪在鋼軌上的純滾動，減少輪軌間的有害磨損，減少運行阻力，保持線路質量良好，提高車輛的運行品質。
上述軌道車輛的車體2的局部鐵地板結構、轉向架3的下凹形側架23的結構，并采用牽引旁承裝置1來連接車體2和轉向架3，提供了一種降低車身高度的方法，這種結構和方法也可用於地鐵車輛、森林鐵路車輛和廠礦專用線鐵路自備車輛，以降低這些車輛的車身高度，便於載客或裝卸作業(yè)。
以上所述的軌道車輛的轉向架的徑向機構，提供了實現(xiàn)轉向架在曲線上徑向通過的方法，這種結構和方法也可用於一般路用車輛、地鐵車輛、森林鐵路車輛和廠礦專用線鐵路自備車輛等軌行車輛。以提高這些車輛的運行品質。
如圖1所示，GN3型平板車是本發(fā)明的一個實施例。該平板車載重30噸、車體總長12.5米、兩轉向架中心距8.2米，固定軸距1.55米、車輪直徑φ550毫米，由於采用圖2所示的牽引旁承連接裝置連接車體2和轉向架3;采用圖3所示凹形轉向架側架23及圖4所示的局部鐵地板結構，有效地降低了車體的總高度。GN3型平板車空載時為700毫米，重載時為660毫米。大大方便了施工作業(yè)，降低了工人的勞動強度。
GN3型平板車采用了上述的轉向架的徑向機構。如圖8所示的軸箱拉桿26在構架上的連接點G1、G2相距1980毫米，在軸箱上的連接點Q1、Q2相距2056毫米，軸箱拉桿長為285毫米、軸箱拉桿26與構架23及軸箱25相連，構成了水平方向的梯形撓性連接四連桿機構，如圖10所示的軸箱拉桿26在構架上的連接點與軸箱拉桿26在軸箱上的連接點在垂直方向高差為40毫米，即G1與Q1或G2與Q2在垂直方向高差為40毫米。當空載時，軸箱拉桿26與水平面的夾角為8°。當車輛在曲線通過時，在側向力作用下，軸箱拉桿的位置產生水平偏轉，從而使輪對產生偏轉;加上垂直方向由側向力引起的垂直載荷的變化而產生的拉桿角位移，使外側固定軸距增加，而內側固定軸距減少，從而使輪對趨於徑向位置。
GN3型平板車采用的矩形橡膠彈簧總高度為297毫米、長為140毫米、寬為90毫米，由七層橡膠彈簧堆構成，撓度值為40毫米、矩形橡膠彈簧能夠對軸箱偏離正位的正負角位移起到調正復位作用，與水平方向的梯形四連桿機構及垂直方向的拉桿角位移機構相匹配，實現(xiàn)車輛在曲線上的徑向通過。
GN3型平板車的運行試驗表明，轉向架的徑向機構符合設計要求，改善了車輛曲線通過的性能，提高了車輛的運行品質。
權利要求
1.一種鐵路工程、工務、電務等部門施工時使用的軌道車輛，由車體、轉向架等部件構成，其特征是由牽引旁承連接裝置1連接車體2和轉向架3，車體2具有局部鐵地板結構，轉向架3具有下凹形轉向架側架23，轉向架側架23的上翼板伸入到車體2以內，轉向架具有徑向機構，轉向架的徑向機構是由水平方向的撓性連接的梯形四連桿機構和垂直方向的撓性連接的拉桿角位移機構以及和軸箱拉桿相聯(lián)系的軸箱角位移調正機構相互匹配構成，水平方向的撓性連接的梯形四連桿機構由轉向架構架23、軸箱拉桿26以及輪對24、軸箱25連成一體構成；垂直方向的撓性連接的拉桿角位移機構是由軸箱拉桿26與水平面的夾角α形成；軸箱角位移調正機構是由位於軸箱兩側的一對矩形橡膠彈簧21及軸箱拉桿26在軸箱25上的鉸接點與輪對中心O的連線與輪對垂直中心線的夾角β構成。
2.如權利要求1所述的軌道車輛，其牽引旁承連接裝置1的兩個下旁承體13的中心垂足的交點，位於轉向架外側軸的中心。
3.如權利要求1所述的軌道車輛，其軸箱拉桿26與水平面之間的夾角 為6°～12°。
4.如權利要求1所述的軌道車輛，其軸箱拉桿26在軸箱25上的鉸接點與輪對中心0的連線與輪對的垂直中心線之間的夾角β為45°～60°。
5.如權利要求1所述的軌道車輛的車體2的局部鐵地板結構、轉向架3的下凹形側架23的結構，及采用牽引旁承裝置1來連接車體2和轉向架3以降低車身高度的結構和方法，也可用於地鐵車輛、森林鐵路車輛和廠礦專用線鐵路自備車輛。
6.如權利要求1所述的軌道車輛的轉向架的徑向機構及實現(xiàn)轉向架在曲線上徑向通過的方法，也可用於一般路用車輛、地鐵車輛、森林鐵路車輛、廠礦專用線鐵路自備車輛等軌行車輛。
全文摘要
一種具有牽引旁承裝置和徑向機構的轉向架的低車身軌道車輛，其特點是車身高度比一般軌道車輛低20％，便于人工裝卸作業(yè)；轉向架的徑向機構可以實現(xiàn)在過曲線時車輪在鋼軌上的純滾動，減少輪軌間的有害磨損，減少運行阻力，保持線路質量良好，提高車輛的運行品質。
文檔編號B61F5/38GK1033600SQ8810556
公開日1989年7月5日 申請日期1988年8月23日 優(yōu)先權日1988年8月23日
發(fā)明者蔣洪武 申請人:上海鐵路局工業(yè)公司