CN102530007A - 铁路重载货车车辆的支重轮及其转向架 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种支重轮及转向架，具体为一种适用于铁路重载货车车辆，能够减小损耗及簧下质量，能够降低运营成本，提高运行品质，大幅提高运载能力的铁路重载货车车辆的支重轮及其转向架。其中所述的转向架包括中心横梁，对称连接在中心横梁两端的侧架，以及通过轮对轴对称设置在侧架两端的轮对，其特征在于，还包括至少一对位于轮对之间的支重轮；支重轮设置在侧架上，包括一体式的轮辋、辐板和轮毂；轮辋的外轮面上不设置轮缘，工作面呈轴向水平，其宽度大于115mm。其有益效果在于，大幅提高转向架的载荷能力，减轻了对轮轨接触应力，减少轮轨磨损，提高运行品质，降低运营成本，结构简单，制作难度低，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种支重轮及转向架，具体为铁路重载货车车辆的支重轮及其转向架。
背景技术
提高铁路运输能力，除了管理水平外，提速、重载两项是必不可少的技术手段。在我国，列车行驶速度方面已经取得了显著的成就，尤其是客运方面，货运方面也取得了很大的进展，但还有很多工作需要做。目前，我国铁路货车的轴重也提高到了23t，运煤专列达到了25t。除了大吨位的钳型车，凹底平车等特种车辆外，一般货运车辆每节车辆的载荷都是由两个二轴转向架所承担，要是这种转向架提高运载能力，达到重载要求，要么增加转向架的轴数，形成多轴转向架；要么是增加轮对的承载量，及增大轴重。
除俄罗斯外，各国铁路部门对重载的研究也都是集中在了增加轴重方面。增大轴重，固然能提高运输能力，但是对铁路车辆走行部和铁路中钢轨及路基的破坏力也随之加大，同时对钢轨、路基、车轮、轮轴等关键部分的技术要求也更高、更苛刻。车轮和钢轨接触的应力值的增大，会造成表面金属层的塑性流动，导致材料疲劳，轻则接触型面变形，重则表层剥落，次表面产生纹裂，目前也没有更好的轮轨材料不损伤或少损伤的经受住大轴重货车长期的强烈冲击。同时，大轴重车辆的垂向力在轨下基础结构中的传播与扩散，对线路的技术状况也起着很大的破坏效应。因此随着轴重的增加和车速的提升，轮轨之间的冲击力会更加剧烈。尤其在曲线运行上，轮对的轮缘外侧和钢轨内侧的磨损 更严重，使轮轨工作型面技术状态降低，甚至威胁到行车安全。使铁路正常运行时维护成本增大。铁路的维修是一项系统工程，不仅需要投入大量的人力，财力和时间成本，而且要影响整个线路的运输调度，以致达不到重载运输所需要的效果。同时大轴重重载列车制动距离长，纵向冲击力大，列车节数多，总长度大，车站和避让线的长度等都是重载运输中尚未解决好的问题。
传统的多轴转向架，如四轴八轮转向架虽然也能大幅提高载荷量，分散轮轨接触应力，但是必须增设联系梁，将两套转向架连接成一个架构，因而侧滚的中心点必然升高，而且不利于装车、卸车以及和车站设备条件等配套设施的结合应用，对连接其他车辆和机车也造成困难；同时传统的多轴转向架其自身结构复杂，制造成本高，自重质量大，并且不能有效降低簧下质量，改善运行品质，因此它不是解决重载运输的理想选择。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于铁路重载货车车辆，能够减小损耗及簧下质量，能够降低运营成本，提高运行品质，大幅提高运载能力的铁路重载货车车辆的支重轮及其转向架。
为达到上述目的，本发明的一种铁路重载货车车辆的支重轮，其特征在于，所述的支重轮包括一体式的轮辋、辐板和轮毂；所述的轮辋的外轮面上不设置轮缘，工作面呈轴向水平，其宽度大于115mm。
为达到上述目的，本发明的一种铁路重载货车车辆的转向架，包括中心横梁，对称连接在中心横梁两端的侧架，以及通过轮对轴对称设置在侧架两端的轮对，其特征在于，还包括至少一对位于轮对之间的支重轮；支重轮设置在侧架上，包括一体式的轮辋、辐板和轮毂；轮辋的外轮面上不设置轮缘，工作面呈轴向水平，其宽度大于115mm。
进一步，所述的转向架还包括对应支重轮设置的制动装置；制动装置包括宽度与支重轮相等，且踏面呈轴向水平的制动闸瓦。
进一步，所述的侧架包括外侧架和内侧架；外侧架内侧分别设置有内侧架；内侧架中部与外侧架分离，两端分别与对应的外侧架固定连接；内侧架与外侧架分离部分的中部与外侧架平行。
更进一步，所述的内侧架与外侧架分离部分平行中心横梁设置有侧架加强横梁。
更进一步，所述的支重轮还包括与轮毂对应连接的支重轮轮轴；支重轮轮轴的轴向长度为740-780mm，两端分别通过轴承和支重轮轴箱及包括承载鞍和弹簧的悬挂装置与对应的外侧架和内侧架连接。
更进一步，所述的支重轮通过侧架下方固定的导框滑轨与承载鞍上对应设置的导向槽进行水平方向的位置限定。
更进一步，所述的轮轴通过一体化或过盈配合与轮毂固定连接，形成转动心轴。
更进一步，所述的轮轴通过轴承与轮毂转动连接，形成固定心轴。
再进一步，所述的支重轮轴箱与悬挂装置之间设置有橡胶防振垫圈。
本发明的有益效果如下所述：
1)相比铁路重载货车车辆车轮，支重轮采用的独特的无轮缘设计，与所有铁路货车车辆的车轮不同，移除了车轮导向的功能，主要是用来承载重量，在车轮能承受载荷不变的情况下，专门用于载重的支重轮的增加，必然会大幅提高转向架的载重量，无轮缘的支重轮在保证了轮对导向灵活的同时，还提高了车辆每延米的载重量，充分利用钢轨耐垂向力强，抗侧向力弱的特性，加强承 载的同时，无轮缘则不会对轨道产生轮缘对轨道的破坏力。
2)支重轮踏面宽度比现有标准的轮对踏面要宽，保证了车辆在转弯时支重轮在轨面上有效搭载量；支重轮工作面呈轴向水平，其与表面成弧形的轨道接触面积小，与轨道呈斑点接触，不会形成多点接触和产生纵向蠕滑，而仅仅是摩擦力很小的滚动摩擦，同时无论直线还是曲线都不会对轨道造成侧向的挤压，在载重的同时，减少了轮轨的磨损。
3)转向架在轮对之间增设无轮缘支重轮，只需将原转向架的长度加长，而不会提高中心点，不仅提高了整体的载重量，而且也解决了同现有设施配套的问题，结构简单，制造难度低，成本低。
4)设置有支重轮的转向架，在与轨道接触时，触点增多，进行制动时粘着力大，同时配合与支重轮对应设置的制动装置，增加了制动面积，减短了重载货车的制动距离；而且支重轮表面积大，有利于吸纳制动热容量及增加散热效果，提高轮体承受热负荷的能力。
5)支重轮轮轴采用短轴设计和外侧架、内侧架分别连接，并且支重轮轮轴两端分别设置有支重轮轴箱和悬挂装置，能够均匀的接受侧架承受的载荷，并且减轻了轮对悬挂装置的载荷，由此便可对支重轮和轮对的悬挂刚度进行调整和分别设定，并具备了在支重轮轴箱与悬挂装置之间加装橡胶防振垫圈的条件，在保证载重的同时，能够尽可能多的吸收振动，减轻簧下质量，减少冲击，提高了转向架的稳定性和曲线通过能力。
6)设置有支重轮的转向架，由于相同的重量由多个车轮分担，每个车轮承受的载荷大大降低，不仅仅是增加了轮轨之间的受力点，降低了单位接触应力，而且通过改变转向架整体架构形式，侧架由内侧架和外侧架组成，并由侧架加强横梁进行加强，每个支重轮两侧都设置有悬挂装置，分担受力，降低了疲劳 程度，延长了使用寿命，降低了检修和维护成本，节约了时间、人力、物力和财力，经济效益明显。
7)配置有设置支重轮的转向架的车辆，在既有轨头宽度70mm、73mm、75mm及质量不等的各条标准铁路线路上都能实施重载运输，适应性好，推广价值高，符合我国目前既要提高运输能力，又不能够在短时间内改善所有线路基础条件，这种国情下的扩能运输。
附图说明
图1为依据本发明较佳实施例的一种铁路重载货车车辆的支重轮及其转向架的侧视半剖结构示意图
图2为图1的俯视图
图3为图1的正视半剖结构示意图
图中：支重轮1，轮辋11，辐板12，轮毂13，支重轮轮轴14，转向架2，中心横梁21，侧架22，外侧架221，内侧架222，轮对23，制动装置24，制动闸瓦241，侧架加强横梁25，支重轮轴箱26，弹簧27，承载鞍28，导框滑轨281，橡胶防振垫圈29
具体实施方式
以下将参照相关附图，说明依据本发明较佳实施例的一种铁路重载货车车辆的支重轮及其转向架，其中相同的元部件将以相同的附图标记加以说明。
参照图1所示，本发明较佳实施例的一种铁路重载货车车辆的转向架2，包括中心横梁21，对称连接在中心横梁21两端的侧架22，以及通过轮对轴对称设置在侧架两端的轮对23，还包括至少一对位于轮对23之间的支重轮1，支重轮1设置在侧架23上，支重轮1如下所述。
同时参照图2、图3所示，支重轮1包括一体式的轮辋11、辐板12和轮毂13；轮辋11的外轮面上不设置轮缘，工作面呈轴向水平，其宽度大于115mm；辐板12能够制成S形、深盆形或直板形。
本实例以转向架2设置两对支重轮1，轮辋11宽度140mm，辐板12呈深盆形为例，但不限于此。
转向架2还设置有对应支重轮1设置的制动装置24；制动装置24包括宽度与支重轮1相等的，且踏面呈轴向水平的制动闸瓦241。
侧架22包括外侧架221和内侧架222；外侧架221内侧分别设置有内侧架222；内侧架222中部与外侧架221分离，两端分别与对应的外侧架221固定连接；内侧架222与外侧架221分离部分的中部与外侧架222平行；使侧架22向内横向扩展，增加了承载面积，均匀的承载了重量。
内侧架221与外侧架222分离部分，平行于中心横梁21设置有侧架加强横梁25；侧架加强横梁25固定连接在侧架22上，用于加强结构强度，提高架构抗菱能力，并防止水平变形，同时有利于加装其他附属设备。
支重轮1还包括与轮毂13对应连接的支重轮轮轴14；支重轮轮轴14的轴向长度为740-780mm，相对于轮对23的轮对轴，其为独立的短轴，相互不受影响，而且两端分别与对应的外侧架221和内侧架222连接；支重轮轮轴14能够通过一体化或过盈配合的与轮毂13固定连接，形成转动心轴；还能够通过轴承与轮毂13转动连接，形成固定心轴；支重轮轮轴14能够制作成空心轴或实心轴，本实例以实心的转动心轴为例。
支重轮轮轴14两端分别通过轴承和支重轮轴箱26及包括弹簧27和承载鞍28的悬挂装置与对应的外侧架221和内侧架222连接，用于承载货车重量，由于其独立短轴的设置，使每一个支重轮1两侧都设置有悬挂装置，增加了弹簧 27数量，有效的提高了车辆每延米载重量，且受力均匀，比轮对23只通过外侧的悬挂装置更加的稳定。
支重轮轴箱26与悬挂装置之间设置有橡胶防振垫圈29，减轻了支重轮1的簧下质量，提高列车的运行品质，使其运行更加的平稳，冲击更小。
支重轮轴箱26通过侧架22下方固定的导框滑轨281与承载鞍28上对应设置的导向槽进行水平方向的位置限定，使得支重轮轴箱26只能在垂直方向上运动，在水平方向上不能产生移动和转动。而转向架2上设置的轮对23的轴箱则采用现有技术对其进行定位，使其能够在纵向和横向移动，在垂直方向上也能够进行运动，保证其导向能力。
综上所述，因依据本发明的铁路重载货车车辆的支重轮及其转向架，通过在转向架2的轮对23之间设置两对各自独立的支重轮1，既四个相互独立的支重轮1，来分担每个轮对23上的载荷，结构简单，制造难度小，成本低廉；同时没有轮缘且工作面水平的支重轮1也减少了对轮轨的摩擦和冲击，大大的减小了维护工作量和成本；也能够减轻轮对23上设置的悬挂弹簧的刚度，提高了转向架2的曲线通过能力，提高了安全系数；由于支重轮1对载荷的分担，在轴重降低的情况也能大幅提高货车运载能力，减少了车辆节数，从而减少了车钩间隙，有效的减小了纵向冲击；而且由于每个车轮，包括轮对23和支重轮1所分摊的载荷较小，所以对设备和材料要求低，适应性广，具有很高的市场推广价值。
从以下在同等量载荷条件下，本发明较佳实例所述的二轴加四支重轮的转向架与其他两种通用的重载转向架有关参数(不包括机车参数)的对比表中(表一和表二)，即可看出本发明所述的铁路重载货车车辆的支重轮及其转向架所具有的上述优点，以及极大的优势。
表一：
| 车种 | C64型通用敞车 | 加长型通用敞车 | 差值 |
| 转向架型式 | 转K2型 | 二轴加四支重轮转向架 | |
| 车辆载重(t) | 61 | 120 | 59 |
| 车辆自重(t) | 22.9 | 38 | 15.1 |
| 轴重(t) | 21 | 轮对＜20；支重轮：11×2 | |
| 车辆定距(mm) | 8700 | 11000 | 2300 |
| 车内长度(mm) | 12490 | 16000 | 3510 |
| 车辆长度(mm) | 13438 | 16938 | 3500 |
| 整列车载重(t) | 5002 | 5040 | 38 |
| 所需车辆数(辆) | 82 | 42 | -40 |
| 整列空车总质量(t) | 1877.8 | 1596 | -281.8 |
| 整列重车总质量(t) | 6879.8 | 6636 | -243.8 |
| 参照车钩/间隙(mm) | 13A/12 | 13A/12 | |
| 整列车车钩总数(个) | 164 | 84 | -80 |
| 整列车车钩总间隙(mm) | 1968 | 1008 | -960 |
| 整列车车轮总数(个) | 656 | 672 | 16 |
| 每个车轮平均载荷(t) | 10.4875 | 9.875 | -0.6125 |
| 整列车总长度(m) | 1101.916 | 711.396 | -390.52 |
注：如需计算，重载货车的机车长度取：22m×2
表二：
| 车种 | C76型通用敞车 | 加长型通用敞车 | 差值 |
| 转向架型式 | 低动力转向架 | 二轴加四支重轮转向架 | |
| 车辆载重(t) | 76 | 120 | 44 |
| 车辆自重(t) | 24 | 38 | 14 |
| 轴重(t) | 25 | 轮对＜20支重轮：11×2 | |
| 车辆定距(mm) | 8200 | 11000 | 2800 |
| 车内长度(mm) | 11067 | 16000 | 4933 |
| 车辆长度(mm) | 12005 | 16938 | 4933 |
| 整列车载重(t) | 6004 | 6000 | -4 |
| 所需车辆数(辆) | 79 | 50 | -29 |
| 整列空车总质量(t) | 1896 | 1900 | 4 |
| 整列重车总质量(t) | 7900 | 7900 | 0 |
| 参照车钩/间隙(mm) | 13A/12 | 13A/12 | |
| 整列车车钩总数(个) | 158 | 100 | -58 |
| 整列车车钩总间隙(mm) | 1896 | 1200 | -696 |
| 整列车车轮总数(个) | 632 | 800 | 168 |
| 每个车轮平均载荷(t) | 12.5 | 9.875 | -2.625 |
| 整列车总长度(m) | 948.395 | 846.900 | -101.495 |
注：如需计算，重载货车的机车长度取：22m×2。
Claims (9)
1.铁路重载货车车辆的支重轮，其特征在于，所述的支重轮包括一体式的轮辋、辐板和轮毂；所述的轮辋的外轮面上不设置轮缘，工作面呈轴向水平，其宽度大于115mm。
2.铁路重载货车车辆的转向架，包括中心横梁，对称连接在中心横梁两端的侧架，以及通过轮对轴对称设置在侧架两端的轮对，其特征在于，还包括至少一对位于轮对之间的支重轮；支重轮设置在侧架上，包括一体式的轮辋、辐板和轮毂；轮辋的外轮面上不设置轮缘，工作面呈轴向水平，其宽度大于115mm。
3.如权利要求2所述的铁路重载货车车辆的转向架，其特征在于，所述的转向架还包括对应支重轮设置的制动装置；制动装置包括宽度与支重轮相等，且踏面呈轴向水平的制动闸瓦。
4.如权利要求2所述的铁路重载货车车辆的转向架，其特征在于，所述的侧架包括外侧架和内侧架；外侧架内侧分别设置有内侧架；内侧架中部与外侧架分离，两端分别与对应的外侧架固定连接；内侧架与外侧架分离部分的中部与外侧架平行。
5.如权利要求4所述的铁路重载货车车辆的转向架，其特征在于，所述的内侧架与外侧架分离部分平行于中心横梁设置有侧架加强横梁。
6.如权利要求4所述的铁路重载货车车辆的转向架，其特征在于，所述的支重轮还包括与轮毂对应连接的支重轮轮轴；支重轮轮轴的轴向长度为740-780mm，两端分别通过轴承和支重轮轴箱及包括承载鞍和弹簧的悬挂装置与对应的外侧架和内侧架连接。
7.如权利要求6所述的铁路重载货车车辆的转向架，其特征在于，所述的支重轮轴箱通过侧架下方固定的导框滑轨与承载鞍上对应设置的导向槽进行水平方向的位置限定。
8.如权利要求6所述的铁路重载货车车辆的转向架，其特征在于，所述的支重轮轮轴通过一体化或过盈配合与轮毂固定连接，形成转动心轴。
9.如权利要求6所述的铁路重载货车车辆的转向架，其特征在于，所述的支重轮轮轴通过轴承与轮毂转动连接，形成固定心轴。
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