[发明专利]独立轮对单轴转向架柔性耦合径向调节机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁道车辆用的独立轮对转向架，具体来说是在现有独立轮对单轴转向架之间设置一柔性耦合径向调节机构，以改善独立轮对转向架的导向性能。

背景技术

随着经济的繁荣和城市人口的不断剧增，城市轨道交通的发展前景非常看好。城市轨道交通中的轻轨车辆通常要求采用低地板面的结构要求，而低地板面车辆的转向架通常都采用独立轮对。这主要是因为独立轮对的左右车轮可以围绕着车轴自由转动而车轴无需转动，所以可以把独立轮对的车轴做成下凹形的，从而可以降低车辆地板面的高度。

但是，由于独立轮对左右车轮相对于其车轴各自独立自由回转，所以在纵向不产生蠕滑力，而纵向蠕滑力在轮对的导向中又起着十分关键的作用，因此独立轮对的导向性能较差，主要表现为：在直线上，独立轮对不易对中，容易贴靠轨道一侧运行；在曲线上，独立轮对的冲角较大，容易发生轮缘贴靠。这样，一方面会加重独立轮对的车轮磨耗；另一方面，独立轮对的脱轨隐患增大。

现有的独立轮对转向架主要分为两大类，一类是独立轮对两轴转向架，另一类是独立轮对单轴转向架，它们的导向性能都存在先天缺陷。

图1是独立轮对两轴转向架通过曲线时的情形，由于I、II位轮对受同一构架的约束，轮对I通常相对于径向线形成正冲角，而轮对II通常相对于径向线形成负冲角，也就是说，I、II位轮对在曲线上展开不足。

图2是独立轮对单轴转向架通过曲线时的情形，I、II位轮对不再受同一构架的约束，而是分别受前后车体的约束，由于轮对I处于前面车体的后端，而轮对II处于后面车体的前端，所以轮对I通常相对于径向线形成负冲角，而轮对II通常相对于径向线形成正冲角，也就是说，I、II位轮对在曲线上展开过度。

转向架的前后轮对在曲线上不管是展开不足还是展开过度都对曲线通过不利。独立轮对两轴转向架的I、II位轮对在曲线上展开不足是因为刚性构架对它们的约束过大；独立轮对单轴转向架的I、II位轮对在曲线上展开过渡是因为它们之间缺乏必要的约束。于是发明人曾提出了独立轮对耦合转向架的观念(即在前、后独立轮对单轴转向架之间连接一抗摇头的耦合弹性元件)，并申请了发明专利(专利申请号为CN200410035861.X)，如图3所示。这种独立轮对耦合转向架恰好可以弥补独立轮对两轴转向架和独立轮对单轴转向架的不足之处：当给耦合转向架的耦合元件选取一个适当的摇头刚度值时就可使I、II位轮对在曲线上展开适度而趋于径向位置。

前述发明专利(专利申请号为CN200410035861.X)只对耦合转向架的导向原理进行了分析，没有对独立轮对耦合转向架的耦合机构进行具体设计，而只是在前后两个单轴转向架之间的左右两侧直接用两根纵向布置的弹簧来示意性的代表耦合元件。

在前后两个单轴转向架之间的左右两侧直接用两根纵向布置的弹簧来作为耦合机构，虽然在理论上讲得通，但在实际应用中并不现实，因为在实际工程中这样布置钢弹簧存在以下几方面的困难：

(1)在前述发明专利(专利申请号为CN200410035861.X)的理论推导中假定了耦合元件只提供纵向刚度，而其他方向的刚度都趋于0，只有钢弹簧两端通过球铰的形式与前后构架相连，并且前后铰接点的纵向跨距还要比较大时，这种假设才能成立，这样两端为球铰约束的钢弹簧在受力状态下的稳定性存在问题；

(2)这样布置弹簧要求钢弹簧既能发生拉伸变形又能发生压缩变形，这样在钢弹簧两端的定位连接部位就要做特殊处理，在工程中实现起来比较麻烦；

(3)钢弹簧两端分别连接在前后构架上，钢弹簧在重力的作用下会自然下垂，这样会影响弹簧的正常工作。

发明内容

本发明的目的是为了促进独立轮对耦合转向架的工程应用而设计出的一种结构合理的独立轮对单轴转向架柔性耦合径向调节机构。