[实用新型]大抗菱刚度铁道货车转向架

说明书

技术领域

本实用新型涉及铁道货车转向架，具体地指一种大抗菱刚度铁道货车转向架。

背景技术

铁道货车转向架是铁道货车的关键性部件。传统的铁道货车转向架大多数包含两个侧架组成和一个摇枕组成的三大件式结构。侧架组成的两端导框通过承载鞍和轴承组成安装在前后轮对组成上，摇枕组成的两端则通过两组中央弹簧悬挂装置安装在侧架组成的中央方框内。中央弹簧悬挂装置主要由位于中间的承载弹簧组件、位于两侧的减振弹簧和位于减振弹簧顶端的斜楔构成，斜楔上垂直的主摩擦面和倾斜的副摩擦面分别与侧架组成的侧架立柱面和摇枕组成的摇枕八字面摩擦接触，承载弹簧组件、减振弹簧及其上的斜楔一起承担摇枕组成的载荷。摇枕组成的上部两侧设置有下旁承组成，其与摇枕组成的心盘共同承载车体重量。转向架中还设置有基础制动装置，用于对货车实施刹车。

上述三大件式结构转向架虽然具有构造简单、轮重均载性好、制造和检修成本低廉的优点，但也存在摇枕组成和侧架组成之间连接结构松散、抗菱变形的刚度差的缺陷，由此不足以抵抗摇枕组成和侧架组成之间剧烈的摇头运动，导致转向架通过曲线轨道时其轮对组成对钢轨的冲角偏大，轮轨磨耗增多。特别是中央弹簧悬挂装置的斜楔具有较大的设计顶角(其副摩擦面与铅垂面之间的夹角)，大约在35～70°的范围内，其抗菱刚度十分有限，当摇枕组成相对于侧架组成作纵向运动时，摇枕八字面对斜楔的作用力的垂向分力将大于斜楔主、副摩擦面的摩擦力的垂向分力之和，此时斜楔会向下运动，使摇枕组成与侧架组成之间的纵向距离变小，摇枕组成与侧架组成之间即可产生相对转动，发生菱形变形。这样，车辆的临界速度只能较低，车辆运行速度受限，运行品质不高，不能满足铁道货车大幅提速的需要。

为了解决上述问题，目前提速货车采用了在两个侧架组成之间加装交叉支撑装置或加装弹簧托板的方式，以增强传统铁道货车转向架的抗菱刚度。但加装交叉支撑装置或弹簧托板的结构较为复杂、簧下质量偏重、制造和检修成本也偏高。因此，对传统的铁路货车转向架进行改进，设计一种具有足够抗菱刚度和优良动力学性能的转向架，对改善铁道车辆的运行品质具有重要的现实意义。

发明内容

本实用新型的目的就是要克服现有加装交叉支撑装置或弹簧托板的转向架所存在的不足，提供一种结构简单可靠、制造和维护成本低廉、具有优良动力学性能和曲线通过能力、满足铁道货车大幅提速需要的大抗菱刚度铁道货车转向架。

为实现上述目的，本实用新型所设计的大抗菱刚度铁道货车转向架，包括前后轮对组成、两个侧架组成、一个摇枕组成和两组中央弹簧悬挂装置，所述轮对组成的两端安装有轴承组成，所述侧架组成的两端导框通过承载鞍承放在所述轴承组成上，所述摇枕组成的两端安装在所述中央弹簧悬挂装置上，所述中央弹簧悬挂装置承放在所述侧架组成的中央方框内。所述中央弹簧悬挂装置包括承载弹簧组件、安装在承载弹簧组件两侧的减振弹簧、以及安装在减振弹簧顶部的小顶角斜楔，所述小顶角斜楔的主摩擦面与侧架组成的侧架立柱摩擦板贴合，所述小顶角斜楔的副摩擦面与摇枕组成的摇枕八字面贴合。其特殊之处在于：所述小顶角斜楔的结构设计参数满足如下数学关系：α＝16～30°，且μ＜tgα＜μ+μ₁。其中，α为所述副摩擦面与铅垂面之间的夹角，μ为所述主摩擦面的摩擦系数，μ₁为所述副摩擦面的摩擦系数。

本实用新型将所述小顶角斜楔中α的最大值限定为30°，远小于传统斜楔中35～70°的大顶角设计，并且限定tgα＜μ+μ₁，这样当摇枕组成相对于侧架组成作纵向运动时，摇枕八字面对斜楔的作用力的垂向分力始终小于斜楔的主摩擦面和副摩擦面摩擦力的垂向向上分力之和，从而确保斜楔不会向下运动(锁死)，摇枕组成和侧架组成不能产生相对转动，摇枕组成和侧架组成之间具有足够大的抗菱刚度。当然，如果α值过小到接近斜楔主摩擦面的摩擦角，会使斜楔在摇枕组成相对于侧架组成向下运动时自锁，恶化转向架的动力学性能。故本实用新型同时将所述小顶角斜楔中α的最小值限定为16°，并且限定μ＜tgα，这样可确保斜楔在摇枕组成作上下运动的过程中也能自由运动(不锁死)，从而使整个转向架具有优良动力学性能和曲线通过能力。