[发明专利]一种轻型高性能空心车轴及使用方法和制品

说明书

本发明公开了一种轻型高性能空心车轴及使用方法和制品，包括等径或变径的车轴本体、两个堵丝和两个单向阀，车轴本体为贯通的空心车轴，两个堵丝分别螺纹连接在空心车轴两端的端口上，两个单向阀分别连接在两个堵丝的通气孔上，空心车轴内加注有防护液体和/或压力气体。利用防护液体在空腔内形成均匀的防护膜，可有效降低空心车轴的振动强度，破坏空心车轴振动频率，阻尼振波传导，增强抗疲劳效果，同时，压力气体弥补了空心化车轴带来的机械性能降低的不足，提高了空心车轴的抗压、抗冲击强度以及抗扭能力，具有结构简单，安装方便，综合机械性能优良的优点，适用于高速列车车轴、重载列车车轴、汽车车轴等。

技术领域

本发明涉及一种可用于高铁、汽车等高速运载工具上的车轴，特别涉及一种可降低车轴重量，并带有一定内压力和减振效果的轻型高性能空心车轴及使用方法和制品，属于交通运输配件领域。

背景技术

近年来，中国高速铁路进入到快速发展阶段，对高速列车的要求也在不断提高。其中，为保证列车运行速度，降低磨擦对能量的损耗，减轻列车重量已成为高速列车发展的必然。

高铁车轮托举和承载着整个高铁的重量，也是运行过程中磨损最严重、受冲击力最大的地方，连接在一对对车轮之间的车轴是车轮正常、安全行驶的关键，车轴抗扭、抗震性能的好坏直接影响着车轮及整个车辆的安全，对高速运行的高铁车辆来说至关重要。

从运动学角度来说，速度越快，重量越大，车轴承受的冲击、扭曲力越大，特别是在紧急制动时，车轴会受到高出正常运行时几倍的惯性力冲击，这种惯性力冲击对车轴有巨大的破坏性。随着高铁速度的提高，高铁车轴所能承受的综合负荷力已达到极限，即使在车轴材料中加一些稀有金属，也只能解决通常情况下的高速行驶，现在试验的高铁车轴速度能达到520公里，而目标时速为600公里，高铁车轴速度设定值是有一定的极限值要求的，超过车轴的极限值，也只有选用磁悬浮列车了。高铁车轴在实际运行中的受载状态同样比较复杂，受外界天气、地域的影响，除承受着自身制动力、重力和车轮反作用力等作用力的作用外，在车轴与各部件的配合部位还存在着大小不一的轴向力、径向力、剪切力、弯矩、扭矩等单独作用力或共同作用力，对车轴都会产生巨大损伤。其中，轮子踏面与轨道接触时产生的震动，对车轴产生的波振会严重损害车轴寿命，车轴损伤极易导致车辆发生事故，而在车轴损伤中有近2/3是由疲劳破坏引起的。

随着车辆运行速度提高，车轴应力循环频率加快，降低车轴重量的前提下，对车轴进行结构及疲劳寿命研究，提高使用性能，就成为本发明想要解决的问题。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明旨在提供一种有优良综合机械性能、成本低、重量轻、抗疲劳强度高、使用效果好、适于大批量生产的轻型高性能空心车轴，以满足高速列车车轴、重载列车车轴、轻轨列车车轴、普通列车车轴以及汽车车轴等高速运输工具的使用需要。

在高速运载工具中，由于轮对承载着车辆的全部重量，且在高速运行时受力情况非常复杂，尤其是时速350公里的高铁空心车轴必须具有足够的强度和良好韧性，即具有良好的综合机械性能才能保证运行安全。为保证运行速度，减轻簧下质量，希望空心车轴内孔直径越大越好，但这又会降低车轴强度，影响运行安全。为使降低簧下质量与保证车轴强度相互协调，只有使车轴内力增加才能满足二者的需求，所以最佳选择方式就是使用变径空心车轴，同时，在变径空心车轴的空腔中注入有效的可抗疲劳损伤的防护液，提高变径空心车轴的抗疲劳强度，进而再通过注入压力气体，使变径空心车轴的抗压强度和抗压变形能力提高，全面提升变径空心车轴的整体抗振性、耐冲击性、抗压性等综合机械性能，从而保证运载工具在高速行驶过程中空心车轴使用的安全性和可靠性。

本发明是通过以下技术方案来实现的：