專利名稱：鐵路機械轉向架軸箱懸掛裝置、相應的軸箱、轉向架和鐵路機械的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及鐵路車輛的轉向架技術領域，公開了一種鐵路機械轉向架軸箱減振機構，其特別適用于鐵路大型機械轉向架軸箱懸掛裝置，尤其是鐵路機械轉向架軸箱懸掛裝置。本發明還涉及采用這種懸掛裝置的轉向架軸箱、轉向架和鐵路機械。
背景技術：
轉向架軸箱減振機構不僅可以為鐵路車輛提供垂向減振，還可以控制輪對的橫向定位剛度。現有的大型養路機械轉向架軸箱懸掛裝置一般由軸箱、螺旋鋼彈簧、斜楔式摩擦減振器、磨耗板等組成。現有軸箱懸掛裝置雖然具有較好的臨界蛇行運行穩定性，但該結構形式是軸箱半剛度定位于轉向架導框一側，軸箱對構架橫向剛度大，導致橫向動作用力較大，造成曲線通過性能差，輪軌磨耗嚴重，加大了車輪鏇修和軌道維修量，維護成本高。該裝置中的摩擦減振器是借助摩擦面的相對滑動而產生阻力，摩擦力隨摩擦面狀態的改變而變化，并且由于摩擦力與振動速度基本無關，有可能出現當振幅小時，摩擦阻力可能大而形成對車體的硬性沖擊；當振幅大時，有可能出現摩擦阻力不足而不能使振動迅速衰減，帶來運行平穩性較差的問題，且該摩擦減振器結構復雜，落車、維修均不方便。·如申請號為200920277502，名稱為《一種鐵路貨車轉向架軸箱減振機構》的中國實用新型專利，在一定程度上改善了轉向架的曲線通過能力，但結構比較繁雜，相互配合之間容易出現偏差。又如申請號為2008200050763，名稱為《橡膠式軸箱懸掛裝置》，通過在軸箱體的兩端、頂部與構架之間分別設置的橡膠堆，使得軸箱體能夠同時垂向力、橫向力和縱向力，但有可能出現不易拆卸、維修不方便，強度不夠等問題。另外，由于螺旋鋼彈簧非線性特性較差，不利于大型養路機械運行中衰減動態沖擊，故現有軸箱懸掛裝置無法滿足大型養路機械120km/h以上速度運行要求。因此，有必要對現有大型養路機械轉向架軸箱懸掛裝置加以改進。
發明內容本實用新型的目的是提供一種鐵路機械轉向架軸箱懸掛裝置，其優化設計各向剛度值在滿足蛇行運行穩定性的前提下，可大大減少輪軌磨耗，提高曲線通過性能。還具有結構簡單、輪軌橫向作用力小、磨耗低、運行動力學性能良好、維護成本低等優點。為了實現上述設計目的，本實用新型采用的方案如下一種鐵路機械轉向架軸箱懸掛裝置，其設置于鐵路車輛轉向架構架與輪對之間，且包括軸箱、金屬橡膠彈簧、垂向油壓減振器、轉向架構架，還包括設置在轉向架構架上的金屬橡膠彈簧安裝座，金屬橡膠彈簧的一端安裝于軸箱上，另一端與轉向架構架上的金屬橡膠彈簧安裝座相連。利用了金屬橡膠彈簧優良的非線性特性，緩和因線路不平順、軌縫等因素引起的振動和沖擊；利用垂向油壓減振器內液體粘滯阻力所做的負功來吸收消耗振動能量，改善振動性能，降低噪音。優選的是，還包括設置在轉向架構架上的垂向油壓減振器安裝座，垂向油壓減振器的一端安裝于軸箱上，另一端與垂向油壓減振器安裝座相連。優選的是，還包括軸支撐油缸，其安裝在設置于軸箱頂部的支撐平臺上。優選的是，軸箱兩側鑄有高低不等的金屬橡膠彈簧承臺座，金屬橡膠彈簧的一端通過金屬橡膠彈簧承臺座與軸箱固定安裝。優選的是，軸箱的下部設計有垂向油壓減振器承臺座，垂向油壓減振器的一端通過垂向油壓減振器承臺座安裝于軸箱上。優選的是，金屬橡膠彈簧為一種多層橡膠與金屬相結合的金屬橡膠彈簧。其“三維”特性是其他任何彈簧都無法與之相比的，容易滿足大型養路機械運行時需要的縱向、橫向及垂向剛度。金屬橡膠彈簧具有較高的內阻，對高頻振動的減振以及隔音性能良好，最適宜承受大的沖擊載荷，可以較好地緩解輪對傳遞給構架的高頻振動。并且體積小，自重輕， 安裝、拆卸簡便，并無需要潤滑，避免了原結構螺旋鋼彈簧等金屬件之間的磨耗，原則上是零維護，有利于維修和降低成本。優選的是，所述金屬橡膠彈簧的橡膠材料主要原材料組成及質量配方如下天然橡膠100份；活化劑5-10份；加工助劑6-8份；防老劑12份；炭黑60-70份；硫化劑5_7份。橡膠材料制備時先將天然膠在65°C下烘膠200小時后進行切膠，放入密煉機塑煉10分鐘，將活化劑、加工助劑、防老劑、炭黑加入并混煉10分鐘。優選的是，垂向油壓減振器為合適阻尼系數的垂向油壓減振器。主要是利用其液體粘滯阻力所做的負功來吸收振動能量，它的優點是其阻力是振動速度的函數，特點是振幅的裳減量與幅值大小有關，振幅大時裳減量大，振幅小時裳減量小。優選的是，垂向油壓減振器的一端與軸箱上的垂向油壓減振器承臺座聯接處設有彈性橡膠節點。優選的是，軸箱安裝在鐵路車輛輪對軸箱軸承上。優選的是，垂向油壓減振器安裝座和金屬橡膠彈簧安裝座采用焊接聯接在鐵路車輛轉向架構架上。優選的是，金屬橡膠彈簧一端通過聯接螺栓、螺母與金屬橡膠彈簧安裝座聯接。優選的是，垂向油壓減振器兩端分別與垂向油壓減振器安裝座和垂向油壓減振器承臺座通過螺栓聯接。本實用新型的鐵路機械轉向架軸箱懸掛裝置包括以上各項特征的任意組合。一種鐵路機械轉向架軸箱，包含具有以上特征中至少一項特征的鐵路機械轉向架軸箱懸掛裝置。一種鐵路機械轉向架，其包含上述的鐵路機械轉向架軸箱。一種鐵路養路機械，包含上述的鐵路機械轉向架。本實用新型經過多體系統動力學仿真分析，合適三維剛度值的金屬橡膠彈簧和適宜阻尼系數的垂向油壓減振器一起構成軸箱懸掛裝置，可以無磨耗地緩和軌道不平順、軌縫等因素引起的沖擊和振動激擾力。采用本實用新型軸箱懸掛裝置，大型養路機械具有良好的運行穩定性和平穩性，能滿足其作業走行、高速自行和連掛運行的要求。此外，還可以根據需要，改變金屬橡膠彈簧三向剛度值和垂向油壓減振器阻尼系數，較容易實現大型養路機械高速運行需要。本實用新型軸箱懸掛裝置結構簡單，重量輕，體積小，落車、維護均很方便，緩和減振性能好，噪音低，極大降低大型養路機械輪軌磨耗，減少車輪鏇修和軌道維修量，具有較大的經濟效益。

圖I為按照本實用新型的鐵路機械轉向架軸箱懸掛裝置的一優選實施例安裝在轉向架上的配置示意圖；圖2為按照本實用新型的鐵路機械轉向架軸箱懸掛裝置的一優選實施例的結構主視圖；圖3為按照本實用新型的鐵路機械轉向架軸箱懸掛裝置的一優選實施例的結構側視圖。 附圖標記為軸箱(I)、軸支撐油缸(2)、垂向油壓減振器安裝座(3)、金屬橡膠彈簧安裝座(4)、金屬橡膠彈簧(5)、聯接螺栓(6)、螺母(7)、垂向油壓減振器(8)、螺栓(9)、軸箱懸掛裝置(A)、軸支撐油缸的支撐平臺(10)。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的內容進行描述，以下的描述僅是示范性和解釋性的，不應對本實用新型的保護范圍有任何的限制作用。一種鐵路機械轉向架軸箱懸掛裝置(A)，如圖I所示，其設置于鐵路車輛轉向架構架與輪對之間，如圖2、圖3所示，其包括軸箱(I)、金屬橡膠彈簧(5)、垂向油壓減振器(8)、轉向架構架，還包括設置在轉向架構架上的金屬橡膠彈簧安裝座(4)、設置在轉向架構架上的垂向油壓減振器安裝座(3)、軸支撐油缸(2)，軸箱(I)安裝在鐵路車輛輪對軸箱軸承上，金屬橡膠彈簧(5)的一端安裝于軸箱(I)上，另一端與轉向架構架上的金屬橡膠彈簧安裝座(4)相連。垂向油壓減振器(8)的一端安裝于軸箱(I)上，另一端與垂向油壓減振器安裝座(3)相連。軸支撐油缸(2)安裝在設置于軸箱(I)頂部的支撐平臺(10)上。本實用新型利用了金屬橡膠彈簧優良的非線性特性，緩和因線路不平順、軌縫等因素引起的振動和沖擊；利用垂向油壓減振器內液體粘滯阻力所做的負功來吸收消耗振動能量，改善振動性能，降低噪音。軸箱(I)兩側鑄有高低不等的金屬橡膠彈簧承臺座，金屬橡膠彈簧(5)的一端通過金屬橡膠彈簧承臺座與軸箱(I)固定安裝。軸箱(I)的下部設計有垂向油壓減振器承臺座，垂向油壓減振器(8)的一端通過垂向油壓減振器承臺座安裝于軸箱(I)上。垂向油壓減振器(8)的一端與軸箱(I)上的垂向油壓減振器承臺座聯接處設有彈性橡膠節點。本實用新型采用的金屬橡膠彈簧(5)為一種多層橡膠與金屬相結合的金屬橡膠彈簧。其“三維”特性是其他任何彈簧都無法與之相比的，容易滿足大型養路機械運行時需要的縱向、橫向及垂向剛度。金屬橡膠彈簧具有較高的內阻，對高頻振動的減振以及隔音性能良好，最適宜承受大的沖擊載荷，可以較好地緩解輪對傳遞給構架的高頻振動。并且體積小，自重輕，安裝、拆卸簡便，并無需要潤滑，避免了原結構螺旋鋼彈簧等金屬件之間的磨耗，原則上是零維護，有利于維修和降低成本。本實用新型采用的垂向油壓減振器(8)為合適阻尼系數的垂向油壓減振器。主要是利用其液體粘滯阻力所做的負功來吸收振動能量，它的優點是其阻力是振動速度的函數，特點是振幅的衰減量與幅值大小有關，振幅大時衰減量大，振幅小時衰減量小。垂向油壓減振器安裝座(3)和金屬橡膠彈簧安裝座(4)均采用焊接聯接在鐵路車輛轉向架構架上。金屬橡膠彈簧(5 ) 一端通過聯接螺栓(6 )、螺母(7 )與金屬橡膠彈簧安裝座(4 )聯接。垂向油壓減振器(8)兩端分別與垂向油壓減振器安裝座(3)和垂向油壓減振器承臺座通過螺栓(9)聯接。本發明還包括一種鐵路機械轉向架軸箱，其包含具有以上特征中至少ー項特征的鉄路機械轉向架軸箱懸掛裝置。本發明還包括一種鐵路機械轉向架，其包含上述鉄路機械轉向架軸箱。本發明還包括ー種鐵路養路機械，其包含上述的鉄路機械轉向架。·在作業時，安裝于轉向架構架側架內的軸支撐油缸(2)活塞桿受到液壓油壓力作用向外伸，直到支撐在軸箱(1)支撐平臺(10)上，消除了軸箱(1)的弾性懸掛，滿足大型養路機械作業走行時剛性懸掛要求。而在高速自行或連掛運行吋，軸支撐油缸活塞桿縮回，該軸箱平臺不起作用，這樣軸箱懸掛裝置(A)恢復到正常的弾性懸掛。上面所述的實施例僅僅是對本實用新型的優選實施方式進行描述，并非對本實用新型范圍進行限定，在不脫離本實用新型設計精神前提下，本領域普通工程技術人員對本實用新型的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本實用新型的權利要求書確定的保護范圍內。本領域技術人員同樣不難看出，本實用新型是對現有技術的改進，是為解決現有技術中存在的技術問題而將這些現有技術中的要素進行的結合，這種結合凝結了大量的創造性勞動，是發明人大量理論研究和科學實驗的結晶。在沒有閱讀本發明之前，本領域技術人員顯然是不容易想到本發明的各個方案的，而在閱讀了本說明書后，本領域技術人員不必再付出創造性勞動即可實現本實用新型的基本技術方案。
權利要求1.一種鐵路機械轉向架軸箱懸掛裝置(A)，其設置于鉄路車輛轉向架構架與輪對之間，且包括軸箱(1)、金屬橡膠彈簧(5)、垂向油壓減振器(8)、轉向架構架，其特征在于，還包括設置在所述轉向架構架上的金屬橡膠彈簧安裝座(4)，所述的金屬橡膠彈簧(5)的一端安裝于所述軸箱(1)上，另一端與所述轉向架構架上的金屬橡膠彈簧安裝座(4)相連。
2.如權利要求1所述的鉄路機械轉向架軸箱懸掛裝置，其特征在于，還包括設置在所述轉向架構架上的垂向油壓減振器安裝座(3)，所述垂向油壓減振器(8)的一端安裝于所述軸箱(1)上，另一端與所述垂向油壓減振器安裝座(3)相連。
3.如權利要求1所述的鉄路機械轉向架軸箱懸掛裝置，其特征在于，還包括軸支撐油缸(2)，其安裝在設置于所述軸箱(1)頂部的支撐平臺(10)上。
4.如權利要求1所述的鉄路機械轉向架軸箱懸掛裝置，其特征在于，所述軸箱(1)兩側鑄有高低不等的金屬橡膠彈簧承臺座，所述金屬橡膠彈簧(5)的一端通過所述金屬橡膠彈簧承臺座與所述軸箱(1)固定安裝。
5.如權利要求2所述的鉄路機械轉向架軸箱懸掛裝置，其特征在于，所述軸箱(1)的下部設計有垂向油壓減振器承臺座，所述垂向油壓減振器(8)的一端通過所述垂向油壓減振器承臺座安裝于所述軸箱(1)上。
6.如權利要求5所述的鉄路機械轉向架軸箱懸掛裝置，其特征在于，所述垂向油壓減振器(8)的一端與所述軸箱(1)上的垂向油壓減振器承臺座聯接處設有彈性橡膠節點。
7.如權利要求1所述的鉄路機械轉向架軸箱懸掛裝置，其特征在于，所述軸箱(1)安裝在鐵路車輛輪對軸箱軸承上。
8.如權利要求2所述的鉄路機械轉向架軸箱懸掛裝置，其特征在于，所述垂向油壓減振器安裝座(3)和金屬橡膠彈簧安裝座(4)采用焊接聯接在所述鐵路車輛轉向架構架上。
9.如權利要求4所述的鉄路機械轉向架軸箱懸掛裝置，其特征在干，所述金屬橡膠彈簧(5)—端通過聯接螺栓(6)、螺母(7)與所述金屬橡膠彈簧安裝座(4)聯接。
10.如權利要求5所述的鉄路機械轉向架軸箱懸掛裝置，其特征在于，所述垂向油壓減振器(8)兩端分別與所述垂向油壓減振器安裝座(3)和所述垂向油壓減振器承臺座通過螺栓(9)聯接。
11.一種鐵路機械轉向架軸箱，具有轉向架軸箱懸掛裝置，其特征在于，所述轉向架軸箱懸掛裝置為如權利要求1至權利要求10中至少ー項特征的鉄路機械轉向架軸箱懸掛裝置。
12.—種鐵路機械轉向架，具有轉向架軸箱，其特征在于，所述轉向架軸箱為如權利要求11所述的鉄路機械轉向架軸箱。
13.ー種鐵路養路機械，具有轉向架，其特征在于，所述轉向架為如權利要求12所述的鐵路機械轉向架。
專利摘要本實用新型涉及鐵路車輛的轉向架技術領域，公開了一種鐵路機械轉向架軸箱懸掛裝置及相應的軸箱、轉向架和鐵路機械。其為一種可滿足大型養路機械作業走行、高速自行及連掛運行的軸箱懸掛裝置。本實用新型的鐵路機械轉向架軸箱懸掛裝置包括軸箱、金屬橡膠彈簧、垂向油壓減振器，其由金屬橡膠彈簧和垂向油壓減振器一起構成軸箱彈簧懸掛裝置，金屬橡膠彈簧和垂向油壓減振器均設置為一端安裝于軸箱上，另一端與轉向架構架上的安裝座相連。本實用新型的轉向架軸箱懸掛裝置具有結構簡單、重量輕、體積小、緩和減振性能好、噪音低的優點，且落車、維護均方便，有效降低輪軌橫向作用力和輪軌磨耗，減少車輪鏇修和軌道維修量，具有較大的經濟效益。
文檔編號B61F5/30GK202753954SQ201220124639
公開日2013年2月27日 申請日期2012年3月29日 優先權日2012年3月29日
發明者孔雪平, 許金國, 徐建國, 李家德 申請人:昆明中鐵大型養路機械集團有限公司