[发明专利]一种轨道车辆侧滚扭杆系统的支撑方法及支撑装置

说明书

技术领域

本发明属于一种轨道交通车辆用部件的支撑方法及装置，特别是指一种轨道交通车辆抗侧滚扭杆系统的支撑方法及支撑装置，安装在轨道车辆车体和转向架之间。当车辆在做侧滚运动时，抗侧滚扭杆系统与车辆二系悬挂一同提供车辆安全运行所需的侧滚刚度，以此来满足车辆动力学性能的要求，确保车辆的安全运行。 

技术背景

车辆的振动主要有六个方向的自由度：X方向的伸缩振动、Y方向的横摆振动、Z方向的浮沉振动、绕Y轴的点头振动、绕Z轴的摇头振动、绕X轴的侧滚振动。目前的轨道交通车辆转向架均为两级悬挂，抗侧滚扭杆系统起到了调节车辆侧滚刚度、控制车辆侧滚振动的作用。 

抗侧滚扭杆系统的机构运动图如图1所示，图中M为车体，E、F为扭杆支撑座组成，安装于构架上，A、B、C、D为橡胶球铰或金属关节轴承，可在三个方向转动。由图可见，如果不考虑相对于系统刚度小得多的支撑座组成和橡胶关节的影响，当车体相对于转向架发生浮沉振动时，两根连杆同时往一个方向运动，整个装置绕支撑球铰同时转动，扭杆并不承受力或扭矩，故并不影响车体的浮沉振动，同样对除侧滚以外的其它几个运动同样不提供任何附加的力或扭矩。而当车体与构架之间发生绕X轴的相对转动即侧滚时，左右连杆向相反的方向上下运动，通过扭转臂（图中FD、EC）使扭杆发生扭转变形，扭杆由于抗扭弹性而产生抗扭反力矩，这一反力矩作用在垂向连杆上表现为一对大小相等方向相反的垂向力，而这对垂向力作用在车体上就形成了与车体侧滚方向相反的抗侧滚力矩，抗侧滚力矩的作用将阻止车体相对于转向架侧滚角度的增加，从而抑制车辆的侧滚，提高车辆的横向平稳性。 

从附图1我们可看出，提供侧滚刚度的除了抗侧滚扭杆系统，二系悬挂弹簧K也起着抗侧滚的作用，故抗侧滚扭杆系统是用来调节系统整体侧滚刚度的附加组件。 

现有轨道交通用抗侧滚扭杆系统的典型结构如附图2所示，主要由以下几部分组成：扭杆轴1、扭转臂2、支撑座3 、垂向连接装置（用于连接车体和转向架，包括下关节轴4、垂向连杆5和上关节轴6）。 

其中支撑装置的主要作用是：1）提供对扭杆产品的径向支撑力（如图1所示的力F）；2）在提供径向支撑力的同时保证扭杆轴在扭转方向具有充分的自由度。根据此功能要求并结合转向架的设计和工艺装配要求，目前国内外支撑装置通常由有两种结构形式：1）刚性滚动轴承式，此种结构易于实现标准化设计和生产，在早期的扭杆产品中应用较多；2）橡胶球铰式（见图3），此种结构可以承受扭转变形而与扭杆轴之间不产生相对位移和摩擦，使得扭杆轴的应力状况得到了改善，同时消除了过去采用滚动轴承的磨耗。 

在上述的两种结构中，滚动轴承存在径向尺寸大、接触应力高、承受冲击载荷能力较差、高速重负荷下寿命较低、小批生产特殊的滚动轴承时成本较高、减振能力差等缺点，近年来随着轨道车辆设计在和不断增大、舒适性和安全性要求的不断提高，此种结构应用越来越少。而橡胶球铰扭转角度有限，而且在持续的扭转力矩作用下，容易出现扭转破坏或脱胶，从而使产品失效，限制了该类产品的使用范围。 

因此设计开发一种具有减振降噪作用强、结构简单、容易维修维护、通用性强的新型抗侧滚扭杆用支撑装置显得尤为必要。 

发明内容

本发明的目的在于针对现有结构的抗侧滚扭杆系统不能适应新型轨道交通车辆的要求，提供一种具有能综合滚动轴承与橡胶球铰的优点，又能克服滚动轴承与橡胶球铰缺点的新型轨道交通车辆抗侧滚扭杆系统的支撑方法及支撑装置。 

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：一种新型的轨道车辆抗侧滚扭杆系统的支撑方法，采用一种多层复合套的支撑方法来支撑轨道车辆抗侧滚扭杆系统；所述的多层复合套的支撑方法是在扭杆轴上通过过盈配合套上一层比扭杆轴材料硬度要低的钢套，使用过程中产生的扭转摩擦力由钢套承担，由于钢套采用硬度相对低的材料制成可有效保护扭杆轴（扭杆轴硬度高，对表面缺陷非常敏感，使用过程中如有擦伤或划伤，很容易快速扩展导致破坏）；在钢套外再套一层耐摩套，耐摩套的外径与支撑座采用过盈配合结构，内径与扭杆轴采用间隙配合，保证了使用过程中既能提供径向支撑力，又保证了扭杆轴扭转功能的顺利实现。 

所述的钢套可以是采用不锈钢制成或经表面处理后具有良好防锈效果的金属材料制作，与扭杆轴过盈配合后可以保证扭杆轴受支撑位置在使用过程中不生锈，从而使扭杆轴不会在此位置腐蚀破坏（刚性轴承和橡胶关节均无法解决此问题）。