轮轴制动型铁路货车转向架的制作方法

1.本发明涉及铁路货车转向架技术领域，具体涉及一种轮轴制动型铁路货车转向架。


背景技术：

2.盘式制动与踏面制动技术是铁道车辆最为常用的制动方式，国内外铁路货车技术发展，快捷高速货车大多采用盘形制动技术，转向架为焊接构架式；重载铁路货车普遍采用轮瓦踏面制动技术，转向架采用三大件式转向架。铸钢三大件式转向架主要由一个摇枕和两个侧架组成，具有设计强度大，结构简单紧凑，零部件较少，检修方便，成本较低，载荷均衡性好等特点。三大件式转向架装用制动装置为基础的杠杆制动，该结构转向架在制动时通过闸瓦对车轮施加压力，通过车轮与闸瓦间的摩擦进行制动，摩擦热负荷加重了车轮的磨耗，常见有车轮踏面热剥离，闸瓦磨耗不均等惯性故障。尤其是重载情况下，列车运行惯性大，规定距离内停车或降速过程，加之列车运行是一个频繁调速、频繁制动的过程，大大加速车轮的磨耗进程。
3.盘式制动是在车轴上增加安装制动盘，转向架构架或摇枕上安装制动钳夹装置，通过安装在制动钳夹装置上的闸片压紧制动盘侧面，产生摩擦制动力，实现制动减速或停车。由于摩擦副不直接作用车轮踏面上，可大幅减轻车轮表面的热负荷和机械磨耗，延长车轮寿命；制动盘设计、选材独立，运行中可实现制动盘强迫散热，制动摩擦热容提高；制动盘与闸片平面接触，摩擦因素更稳定，轴制动功率高。目前盘式制动技术主要用于快捷货车，快捷货车的特点是车辆运行速度高、编组量少，轴重大多数在18t～22t范围，转向架主要采用焊接构架式，转向架的设计、制造、运用及维护成本高、难度大。采用盘式制动技术的焊接构架式方案转向架不太适应于大轴重铁路货车的装车使用。
4.铁路重载运输技术中，主要特征是车辆轴重大、自重低、载重高及列车编组辆数多，运行速度不高，转向架结构简单可靠，制造及运用维护成本低。而维修镟轮设备条件缺乏、维修人工费用高、或管理规定采用单次磨耗轮、或更改闸瓦组织实施难度大等，对重载货车车轮磨耗提出了较高的要求。
5.传统焊接构架式转向架盘式制动方案，设计、制造、运用及维护成本高、难度大，焊接构架式转向架不适用重载运输。既有三大件式重载铁路货车转向架，主要装用制动装置为基础的杠杆制动，该结构转向架在制动时通过闸瓦对车轮施加压力，通过车轮与闸瓦间的摩擦进行制动，摩擦热负荷加重了车轮的磨耗，常见有车轮踏面热剥离，闸瓦磨耗不均等惯性故障。尤其是重载情况下，列车运行惯性大，规定距离内停车或降速过程，加之列车运行是一个频繁调速、频繁制动的过程，大大加速车轮的磨耗进程。传统盘式制动的三大件式转向架虽然也能改善车轮的磨耗，但存在设计结构复杂、制造和组装精度要求高，需增加的制动钳夹单元和制动盘制造和维护成本高，也增加了转向架的自重，经济效益明显降低。
6.采用传统盘式制动的三大件式转向架，主要利用安装制动钳夹单元和轮对上安装制动盘，利用制动钳夹加紧制动盘侧面，产生摩擦制动。制动钳夹单元主要利用客车成熟运
用的相似设计，结构复杂，成本高，制造检修不便，而且明显增加了转向架自重。该类型转向架钳夹单元主要安装在摇枕上，由于铁路货车空、重车时车辆总重量变化大，转向架弹簧悬挂系统空、重车高度变化较大，且三大件式转向架的摇枕相对侧架有一定横向偏移，不利于制动钳夹与制动盘均匀摩擦，如车体较轻，制动钳夹与制动盘产生的制动摩擦反力，还可能会导致摇枕偏转作用影响车辆空车运行稳定性。


技术实现要素：

7.本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种降低车轮磨耗、降低制造和运用维护成本的轮轴制动型铁路货车转向架。
8.为实现上述目的，本发明所设计的轮轴制动型铁路货车转向架，包括两个轮对组成、两个侧架组成、摇枕组成及基础制动组成；每个所述轮对组成包括车轴、一对车轮及一对制动轮，一对车轮通过车轮轮座对称地安装在车轴上，一对制动轮通过制动轮安装座对称地安装在车轴上，且一对制动轮位于一对车轮之间。
9.进一步地，所述制动轮包括轮辋、腹板和轮毂，腹板为倾斜式腹板，且倾斜式腹板向车轮侧倾斜，使得轮辋与轮毂为沿轴向靠车轮侧偏置的结构。
10.进一步地，所述腹板包括上腹板和下腹板，上腹板与轮辋连接，下腹板与轮毂连接，上腹板的内侧面下部与下腹板的外侧面上部对合并固定链接。
11.进一步地，所述轮辋内侧与腹板过渡部位均布有冷却筋。
12.进一步地，所述基础制动组成包括两组基础制动单元、一个单元缸组件和手制动杆；每组基础制动单元包括制动梁、链蹄环、制动杠杆及安装在制动梁上的闸瓦，链蹄环一端通过圆销与摇枕组成上的支点座连接，链蹄环另一端通过圆销与制动杠杆上端连接，制动杠杆下端与制动梁连接；所述单元缸组件包括制动缸和闸调器，两组基础制动单元中的一组基础制动单元的制动杠杆下端通过圆销与制动缸连接，制动缸的推杆末端与另一组基础制动单元的制动杠杆连接。
13.进一步地，所述制动梁包括由撑杆、安装在撑杆两端的制动梁端头及弓形杆组成的制动梁架，以及安装在每个制动梁端头上的闸瓦托，弓形杆的一端安装在其中一个制动梁端头上、弓形杆的另一端安装在另一个制动梁端头上，撑杆的中间部位与弓形杆的折弯部位之间支撑有支柱；闸瓦安装在制动梁两侧闸瓦托的弧面凹槽内，通过闸瓦插销限位防脱。
14.进一步地，所述制动梁端头的端部滑块上开设有弧形槽，弧形槽的深度方向与端部滑块的厚度方向一致，弧形槽的弧形开口向外且与外部连通，环形滚子从弧形槽的弧形开口处推入弧形槽内且定位销穿过环形滚子的中间孔直至安装在端部滑块上，定位销与弧形槽同轴布置，环形滚子绕着定位销在弧形槽内转动；环形滚子与安装在侧架组成滑槽内的滑槽磨耗板轴向间隙为2～8mm，环形滚子与滑槽磨耗板之间的间隙小于闸瓦与车轮之间的间隙。
15.进一步地，所述制动梁端头的端部滑块安装在侧架组成滑槽内的滑槽磨耗板上，端部滑块套装有滑块磨耗套。
16.进一步地，所述车轴两端的车轮轮座与制动轮安装座之间均通过多段圆弧圆滑过渡；所述安装制动轮安装座位置处的车轴直径比安装车轮轮座位置处的车轴直径要略大。
17.进一步地，所述撑杆为空心钢管，两端加工后与制动梁端头过盈配合；弓形杆为钢棒折弯件，两端与制动梁端头侧焊缝连接；闸瓦托槽口卡紧弓形杆端头平直面。
18.与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明轮轴制动型铁路货车转向架安装有辅助的制动轮，消除了传统铁路车辆制动时闸瓦对车轮的碾磨磨损，及车轮与闸瓦相互摩擦时不断地升降温对车轮材料性能的影响，大大减轻车辆运行时对车轮的磨耗，结构简单、自重轻，可降低了制造和运用维护成本。
附图说明
19.图1为本发明轮轴制动型铁路货车转向架结构示意图；
20.图2为图1的轮对组成结构示意图；
21.图3为图2中整体式制动轮结构示意图；
22.图4为图3的侧视示意图；
23.图5为图2中分体式制动轮结构示意图；
24.图6为图5的侧视示意图；
25.图7为图1中基础制动组成结构示意图；
26.图8为图7中制动梁结构示意图；
27.图9为图8中制动梁端头结构示意图。
28.其中：轮对组成1、车轮1.1、车轴1.2、制动轮1.3、轮辋1.3a、腹板1.3b、轮毂1.3c、冷却筋1.3d、上腹板1.3e、下腹板1.3f；
29.侧架组成2、滑槽磨耗板2.1；
30.摇枕组成3、支点座3.1；
31.基础制动组成4、链蹄环4.1、制动杠杆4.2、制动梁4.4、单元缸组件4.3、手制动杆4.5、闸瓦4.6、撑杆4.4a、制动梁端头4.4b、弓形杆4.4c、闸瓦托4.4d、支柱4.4e、端部滑块4.4f、弧形槽4.4g、环形滚子4.4h、定位销4.4j、滑块磨耗套4.4k。
具体实施方式
32.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
33.如图1所示轮轴制动型铁路货车转向架适用于由两个侧架组成和摇枕组成构成的三大件式转向架，也适用于整体构架式转向架。
34.轮轴制动型铁路货车转向架包括两个轮对组成1、两个侧架组成2、摇枕组成3及基础制动组成4。结合图2所示，每个轮对组成1包括车轴1.2、一对车轮1.1及一对制动轮1.3，一对车轮1.1通过车轮轮座过盈紧配合对称地安装在车轴1.2上，一对制动轮1.3通过制动轮安装座过盈紧配合对称地安装在车轴1.2上，且一对制动轮1.3位于一对车轮1.1之间。同时，车轴1.2两端的车轮轮座与制动轮安装座之间均通过多段圆弧圆滑过渡，且安装制动轮安装座位置处的车轴直径比安装车轮轮座位置处的车轴直径要略大，以便于车轮的安装。
35.结合图3、图4所示，制动轮1.3为整体式结构，包括轮辋1.3a、腹板1.3b和轮毂1.3c，腹板1.3b为倾斜式腹板，且倾斜式腹板向车轮1.1侧倾斜，使得轮辋1.3a与轮毂1.3c为沿轴向靠车轮1.1侧偏置的结构；轮辋1.3a内侧与腹板1.3b过渡部位均布有冷却筋1.3d，增强轮辋的结构强度。
36.如图5、图6所示，制动轮也可以是分体组合式结构，腹板包括上腹板1.3e和下腹板1.3f，上腹板1.3e与轮辋1.3a连接，下腹板1.3f与轮毂1.3c连接，上腹板1.3e的内侧面下部与下腹板1.3f的外侧面上部对合并通过螺栓固定链接，使得轮辋与轮毂为沿轴向靠车轮侧偏置的结构；轮辋磨耗到限后，仅需更换带上腹板的轮辋，无需退卸轮毂，降低维护成本。
37.整体式制动轮加工安装便利；组合式制动轮加工及组装精度较高，但维护更换简便，维护成本低。窄轨和准轨距线路运行的车辆，轮对组成的制动轮轮辋与轮毂沿轴向向外偏置结构设计，宽轨距制动轮的轮辋与轮毂则可以轴向对称，可充分利用轮对内侧空间，增加制动轮宽度和两制动轮内侧距离，以增加摩擦面积和保持轴向与车体部件的安全间隙。
38.如图7所示，基础制动组成4包括两组基础制动单元、一个单元缸组件4.3和手制动杆4.5。其中，每组基础制动单元包括制动梁4.4、链蹄环4.1、制动杠杆4.2及安装在制动梁4.4上的闸瓦4.6，链蹄环4.1一端通过圆销与摇枕组成3上的支点座3.1连接，链蹄环4.1另一端通过圆销与制动杠杆4.2上端连接，制动杠杆4.2下端与制动梁4.4连接。结合图8所示，制动梁4.4包括由撑杆4.4a、安装在撑杆4.4a两端的制动梁端头4.4b及弓形杆4.4c组成的制动梁架，以及安装在每个制动梁端头4.4b上的闸瓦托4.4d，弓形杆4.4c的一端安装在其中一个制动梁端头4.4b上、弓形杆4.4c的另一端安装在另一个制动梁端头4.4b上，撑杆4.4a的中间部位与弓形杆4.4c的折弯部位之间支撑有支柱4.4e；闸瓦4.6安装在制动梁4.4两侧闸瓦托4.4d的弧面凹槽内，通过闸瓦插销4.7限位防脱。
39.单元缸组件4.3包括制动缸和闸调器，两组基础制动单元中的一组基础制动单元的制动杠杆4.2下端通过圆销与制动缸连接，制动缸的推杆末端与另一组基础制动单元的制动杠杆4.2连接。只需一套单元制动缸组件，通过外接风源，制动缸输出的制动力通过制动杠杆放大并传递至两个制动梁，再平均传递到安装在制动梁上的闸瓦上，对制动轮的轮辋径向压力，在轮对组成滚动运行过程中，实现制动轮引起轮对组成的阻力矩，达到制动减速或驻车功能。闸调器根据闸瓦和制动轮磨耗，调整制动缸行程，保持正常制动作用。手制动杆4.5可满足驻车制动作用。
40.结合图9所示制动梁端头4.4b的端部滑块4.4f的截面为长方形，且端部滑块4.4f上开设有弧形槽4.4g，弧形槽4.4g的深度方向与端部滑块4.4f的厚度方向一致，弧形槽4.4g的弧形开口向外且与外部连通，环形滚子4.4h从弧形槽4.4g的弧形开口处推入弧形槽4.4g内且定位销4.4j穿过环形滚子4.4h的中间孔直至安装在端部滑块4.4f上，定位销4.4j与弧形槽4.4g同轴布置，环形滚子4.4g绕着定位销4.4j在弧形槽4.4g内转动；同时，环形滚子4.4h与安装在侧架组成2滑槽内的滑槽磨耗板2.1轴向间隙为2～8mm。制动梁端头4.4b的端部滑块4.4f安装在侧架组成2滑槽内的滑槽磨耗板2.1上，当两个制动梁不平行时或制动梁轴向偏向一侧时，环形滚子4.4h与滑槽磨耗板2.1接触，环形滚子4.4g在端部滑块4.4h内绕定位销4.4j转动，因此，制动缓解时，即使环形滚子4.4h与滑槽磨耗板2.1接触，不会发生卡阻，可实现了制动梁限位和功能，提升了制动效率，降低制动和缓解不良。本实施例中，端部滑块4.4h套装有滑块磨耗套4.4k，定位销4.4j兼有滑块磨耗套4.4k的定位作用。
41.撑杆4.4a为空心钢管，两端加工后与制动梁端头4.4b过盈配合，可提高撑杆过盈压装可靠性。弓形杆4.4c为钢棒折弯件，两端与制动梁端头4.4b侧焊缝连接。弓形杆与制动梁端头组装后，闸瓦托4.4d槽口卡紧弓形杆4.4c端头平直面，然后配钻销孔，采用两个螺栓或铆钉将闸瓦托与制动梁端头连接，可使运用中弓形杆与制动梁端头连接段整体受力，避
免仅焊缝受载，增加弓形杆与制动梁端头连接可靠性。简化了制动梁的组装设备，提高了生产效率和降低了生产成本。
42.本发明在两个车轮内侧安装有辅助的制动轮，消除了传统铁路车辆制动时闸瓦对车轮的碾磨磨损，及车轮与闸瓦相互摩擦时不断地升降温对车轮材料性能的影响。另外，制动轮径向外表面与基础制动装置中的闸瓦在制动力作用下产生摩擦制动，制动轮表面与闸瓦制动摩擦产生的热，通过制动轮的冷却筋被动散热，使摩擦副温度不至于过高，达到摩擦材料性能稳定，延长摩擦材料使用寿命。
43.轴轮制动与传统杠杆式轮瓦制动相比，具有车轮磨耗低，与盘式制动相比，结构配置简单，自重轻，制造及维护成本明显低，经济效益好。
44.制动梁端头的滑块截面采用长方形结构，可降低闸瓦低头偏磨，端部滑块内设置环形滚子，将制动梁端头与滑槽磨耗板间平面接触摩擦，转变为制动梁滚子在滑槽内的滚动，降低制动梁与车轴不平行时，制动梁端头在滑槽内的卡阻故障，同时，相对传统制动梁，可减小环形滚子与侧架滑槽磨耗板轴向间隙，以实现制动梁在轮对轴向方向位移的限制功能，改善传统轮瓦制动方式的车轮轮缘过渡磨耗。
45.最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。