基于新式一系悬挂和纵置式电机的构架装置属于轨道车辆动力转向架的构架装置领域，其包括双向输出轴电机、四个一系钢弹簧、四个一系垂向减振器、两个齿轮箱、两个锻件侧梁、纵置式电机外壳、四个轮对内置式一系悬挂轴箱装置、两个侧梁平衡连杆和四个外壳侧梁连接柱；双向输出轴电机同轴固连于纵置式电机外壳内，两个齿轮箱旋转对称地布置在纵置式电机外壳的两端；双向输出轴电机的前、后输出端分别通过伞齿轮与一个对应的齿轮箱传动连接。本发明专利技术不仅能大量节约构架空间，使轮对内置式一系悬挂轴箱装置的紧凑布局得以实施，还有利于降低同步控制两台电机的控制难度，精简电机控制程序，提高电能利用转换效率和控制效率，增强列车的节能环保属性。
The frame device based on the new primary suspension and longitudinal motor
【技术实现步骤摘要】
基于新式一系悬挂和纵置式电机的构架装置
本专利技术属于轨道车辆动力转向架的构架装置领域，具体涉及一种基于新式一系悬挂和纵置式电机的构架装置。
技术介绍
带有牵引电机的轨道车辆转向架俗称为动力转向架，其在设计时不仅需要综合考虑作为承力主体的构架的结构强度和柔性、抗蛇行减振器等各类附属减振部件的作用效果、制动机构安装方式等综合因素，还需针对不同的车型需求，根据列车的理论时速、承重载荷、最小弯道曲率和风雪飞石等路况条件，综合设计动力转向架的电机的悬挂方式、轴箱在轮轴上的安放位置、电机及其齿轮箱10的布局空间、一系/二系悬挂装置的结构形式和布局空间等诸多因素。围绕上述核心思想而展开的各类设计方案，导致了技术迭代更新和不断进步，最终促成了动力转向架设计方案的复杂化，不同车型的构架方案推陈出新，一些新形式的全新方案甚至完全推翻旧有思路，使其核心改进具有明显的创新特征。早期的轨道客车转向架结构为整体铸件，如图1所示，构架上的铸件侧梁1的主体结构类似张开双翼的飞鸟，其包括一体成型的铸件侧梁中部连接座1-1、位于其侧壁中段的铸件横梁连接座1-3以及两侧对称的铸件轮轴座1-2。铸件侧梁中部连接座1-1的上端面中心设有空簧座孔1-1-1。由于早期铸造技术相对落后，铸件构架及其侧梁面临铸造模具复杂、总体质量大、铸造缺陷多、废品率高，结构强度差等诸多缺点，因而逐步被淘汰。如图2所示的现代轨道客车转向架，其构架上的焊件侧梁2仍为近似的鸟翼状结构，焊件侧梁2是一种由焊件侧梁下盖板2-1、两块鸟翼状的焊件竖板2-2、多块竖板连接筋板2-3与焊件侧梁上盖板2-4、两个焊件轮轴座2-5和两个焊件侧梁弹簧帽筒2-6共同组焊而成的箱型焊件结构。焊件侧梁上盖板2-4的曲面形状以及焊件侧梁下盖板2-1的曲面形状均与焊件竖板2-2的上/下边缘轮廓线的形状对应匹配。两块焊件竖板2-2均竖直且彼此平行布置，其二者之间通过多块竖板连接筋板2-3焊接固连，且两块焊件竖板2-2的中段设有彼此对应的侧梁焊件横梁管通孔2-2-1。焊件竖板2-2的下端面与焊件侧梁下盖板2-1焊接固连，焊件竖板2-2的上端面与焊件侧梁上盖板2-4的下端面焊接固连。焊件侧梁下盖板水平段2-1-1的两侧端部对称地设有与其成固定倾斜角度的鸟翼结构的焊件侧梁翅根部位2-1-2，每个焊件侧梁翅根部位2-1-2的斜面下端对应焊接固连一个焊件轮轴座2-5。每个焊件侧梁弹簧帽筒2-6均分别与两块鸟翼状的焊件竖板2-2的同一端焊接固连，且在焊件侧梁下盖板2-1的两端还分别开设有与焊件侧梁弹簧帽筒2-6垂向投影轮廓线对应的焊件侧梁下盖板通孔2-1-3。焊件侧梁上盖板2-4由位于中部的焊件侧梁上盖板水平段2-1-1、两侧对称连接的焊件侧梁斜坡段2-1-2以及位于焊件侧梁上盖板水平段2-1-1两端的两个焊件侧梁帽筒端盖2-1-3共同构成。相较于铸件侧梁1而言，焊件侧梁2具有力学特性好，结构强度高、无需铸造模具等优点，但由于焊件侧梁上盖板2-4、焊件侧梁下盖板2-1、两块焊件竖板2-2其四者曲线或曲面的结构特殊性，导致对焊件侧梁2进行整体组焊时的装夹定位作业相对复杂，其制造过程中，需使用大量定位夹具以确保两块焊件竖板2-2按彼此平行的姿态分别与焊件侧梁下盖板2-1垂直焊接固连，其多块竖板连接筋板2-3以及焊件侧梁弹簧帽筒2-6的定位更是需要额外设计的复杂定位工装才能实现。例如，申请号为2019111040607的中国专利，其公开了一种铁路客车构架侧梁焊接定位工装，其所公开的复杂定位工装结构就是针对上述问题而额外设计的。同样，在焊件侧梁翅根部位2-1-2的斜面下端定位焊接焊件轮轴座2-5的过程也另需专门设计如申请号为2018106872878的中国专利的用于侧梁正装焊接的组对定位工装，或如公开号为CN107378345A的中国专利的转向架侧立板快速组对定位工装或与其二者等效的同类组焊定位工装，方可实施，此类设计和制造都必然带来生产成本的大幅增加。箱型结构的焊件侧梁2在其焊接冷却过程中，会因焊接冷却时的应力作用影响而出现多方向且不同尺度的扭曲变形，造成箱型焊件侧梁发生拉伸、扭曲、侧倾等多种非对称性的结构尺寸偏差，必须通过额外增加矫正调修作业才能勉强保证焊接质量，尤其是作为后续加工定位基准的侧梁焊件横梁管通孔2-2-1，若不对其进行同轴对齐校准和调修，将导致焊件横梁管无法穿入其中，或者两个焊件横梁管无法保持平行，从而严重影响整个焊接构架的定位基准和后续的机加工精度，甚至造成抗蛇行减振器等对称部件因无法几何对称而不能充分发挥其阻尼作用，进而影响构架的振动特性，削弱转向架的整体使用寿命。但调修作业需要大量的测绘和反复的二次加工作业，其工作量繁重复杂，效率低下。另一方面，将牵引电机以专用的电机吊座布置在轮对车轴上的安装方式称为轴悬式动力转向架，其多见于需要确保直线电机电磁气隙的磁悬浮列车。而在常规轨道车辆转向架制造领域，则通常采用将牵引电机直接固连于构架横梁上的架悬式动力转向架形式，并采用以构架中心为旋转轴旋转对称地布置前、后两台牵引电机的双电机形式，从而彼此抵消两台电机的反向扭矩，以此优化动力转向架的整体力学稳定性和振动平衡特性。并且，由于现有电机及其齿轮箱占据了常规构架内侧的大部分空间，致使现有的转向架内侧缺少足够的轴箱布局空间，造成轴箱仅能布置在车轴的两个端部，不仅增加了轴箱受损风险，同时也增加了转向架整体的结构尺寸和回转半径，不利于其最小曲线通过能力的提高。同时，不同的列车设计时速要求或不同的侧梁结构形式还会对一系悬挂装置和二系悬挂装置的布局空间和结构形式造成非常大的影响，往往导致旧有的一系/二系悬挂装置的布局方案无法满足安装位置和减振指标的需求，必需推翻旧有参考方案，而做出全新理念的设计改进。此外，由中国专利CN201038903Y所公开的一种双向输出轴电机，其具有以自身的前、后两个输出轴同时输出转子扭矩的功能，但受制于旧有转向架的结构设计理念和结构限制，此类成熟技术尚未在动力转向架制造领域获得应用。
技术实现思路
为了解决现有整体铸件侧梁需要设计和制造专用铸造模具，且必须面对总体质量大、铸造缺陷多、废品率高、结构强度差等诸多问题；箱型焊件侧梁会因焊接冷却而造成复杂的扭曲变形和尺寸超差，导致其必须通过繁重且复杂的测绘和调修作业加以矫正的工艺难题；而现有在构架前、后分别固连两台牵引电机的双电机形式，其电机及齿轮箱吊座定位精度需求高、力学设计和布局难度大、焊接变形影响大，还占据了常规构架内侧的大部分空间，致使现有技术的转向架内侧缺少足够的轴箱布局空间，造成轴箱仅能布置在车轴的两个端部，不仅增加了轴箱受损风险，同时也增加了转向架整体的结构尺寸和回转半径，不利于其最小曲线通过能力的提高；并且，受制于旧有转向架的结构设计理念和结构限制，作为成熟技术的双向输出轴电机尚未在动力转向架制造领域获得应用；以及解决不同的列车设计时速要求或不同的侧梁结构形式还会对一系悬挂装置和二系悬挂装置的布局空间和结构形式造成非常大的影响，往往导致旧有的一系/二系悬挂装置的布局方案无法满足安装位置和减振指标的需求的技术问题，本本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于新式一系悬挂和纵置式电机的构架装置，其包括双向输出轴电机、四个一系钢弹簧(8)、四个一系垂向减振器(9)和两个齿轮箱(10)，其特征在于：该装置还包括两个锻件侧梁(3)、纵置式电机外壳(4)、四个轮对内置式一系悬挂轴箱装置(5)、两个侧梁平衡连杆(6)和四个外壳侧梁连接柱(7)；所述双向输出轴电机同轴固连于纵置式电机外壳(4)内，两个齿轮箱(10)旋转对称地布置在纵置式电机外壳(4)的两端；双向输出轴电机的前、后输出端分别通过伞齿轮与一个对应的齿轮箱(10)传动连接；/n锻件侧梁(3)包括一体成型的锻件侧梁下盖板(3-1)、锻件侧梁上盖板(3-2)、中心单立板(3-3)、两个锻件帽筒(3-4)、两个锻件垂向减振器吊座(3-5)、两个锻件制动器吊座(3-6)、两个斜向过度连接座(3-7)、两个锻件横梁管连接座(3-8)和多个锻件铣削残留筋板(3-9)；/n锻件侧梁下盖板(3-1)为倒置的等腰梯形板件框架；锻件侧梁上盖板(3-2)分别与锻件侧梁下盖板(3-1)两条腰线部位的中段固连，并成为其倒置等腰梯形的下底边；中心单立板(3-3)沿锻件侧梁下盖板(3-1)的板材宽度中心线布置于由锻件侧梁下盖板(3-1)和锻件侧梁上盖板(3-2)所共同合围形成的倒置等腰梯形框架内部，锻件侧梁下盖板(3-1)、锻件侧梁上盖板(3-2)、中心单立板(3-3)三者共同形成横断面为工字钢的承力结构，且中心单立板(3-3)与倒置等腰梯形框架内部的四个面一一对应垂直连接；斜向过度连接座(3-7)的上端板为呈钝角的弯折板件(3-7-1)，弯折板件(3-7-1)的水平段与锻件侧梁下盖板(3-1)的下盖板腰线上段(3-1-1)通过筋板固连，弯折板件(3-7-1)的斜段与锻件侧梁上盖板(3-2)的上端面固连，弯折板件(3-7-1)、下盖板腰线上段(3-1-1)、锻件侧梁上盖板(3-2)共同合围形成一个近似的平行四边形框架结构；斜向过度连接座(3-7)的平行四边形框架结构内部设有与中心单立板(3-3)共面的垂向加强筋板(3-7-2)；在锻件侧梁上盖板(3-2)上对应锻件侧梁(3)质心中轴线的位置设有锻件空簧安装管座(3-2-1)，两个斜向过度连接座(3-7)以锻件空簧安装管座(3-2-1)为轴线旋转对称布置；在其中一个垂向加强筋板(3-7-2)的端面上设有与其垂直固连的锻件横向减振器座(3-7-3)；位于中心单立板(3-3)一侧的锻件侧梁上盖板(3-2)上，左右对称地设有两个锻件制动器吊座(3-6)；位于中心单立板(3-3)另一侧的锻件侧梁上盖板(3-2)上，左右对称地设有两个平衡杆座孔(3-2-2)；锻件帽筒(3-4)与斜向过度连接座(3-7)的外端固连并一体成型，两个锻件帽筒(3-4)彼此镜像对称布置在同一锻件侧梁(3)的两侧端部，每个锻件帽筒(3-4)的远端外侧壁上均固连有一个对应的锻件垂向减振器吊座(3-5)；两个锻件横梁管连接座(3-8)镜像对称地垂直贯穿并固连于中心单立板(3-3)的中部；多个锻件铣削残留筋板(3-9)均两两一组，每一组锻件铣削残留筋板(3-9)均成双成对地垂直固连于中心单立板(3-3)或垂向加强筋板(3-7-2)的两个侧壁端面上；位于垂向加强筋板(3-7-2)上的每个锻件铣削残留筋板(3-9)，其两端均与弯折板件(3-7-1)和下盖板腰线上段(3-1-1)分别连接；位于中心单立板(3-3)中心线两侧的两组锻件铣削残留筋板(3-9)，其两端与锻件侧梁下盖板(3-1)和锻件侧梁上盖板(3-2)均分别连接；位于中心单立板(3-3)上的其余多组锻件铣削残留筋板(3-9)则均以对应的一个锻件横梁管连接座(3-8)为中心并呈放射线状将锻件横梁管连接座(3-8)与锻件侧梁上盖板(3-2)或锻件侧梁下盖板(3-1)连接起来；锻件横梁管连接座(3-8)的端部设有接口法兰盘(3-8-1)；/n所述两个锻件侧梁(3)平行布置于纵置式电机外壳(4)的两侧，其二者以通过动力转向架质心的垂向中心线旋转对称布置，且其二者各自的平衡杆座孔(3-2-2)彼此相对；每两个互为镜像布置的外壳侧梁连接柱(7)共同构成一组，且其二者的邻近端均沿纵置式电机外壳(4)中段的同一条水平直径垂直固连于纵置式电机外壳(4)的外径侧壁上，每个外壳侧梁连接柱(7)的另一端均与两个锻件侧梁(3)上各自的一个对应的锻件横梁管连接座(3-8)通过螺栓同轴固连；/n所述两个侧梁平衡连杆(6)彼此平行且相对布置，每个侧梁平衡连杆(6)的两端分别与两个锻件侧梁(3)上各自的一个对应的平衡杆座孔(3-2-2)轴连；/n所述每个轮对内置式一系悬挂轴箱装置(5)均用于将一一对应的一个一系钢弹簧(8)和一个一系垂向减振器(9)以悬挂的方式安装在一个对应的锻件帽筒(3-4)下方；每个一系垂向减振器(9)的上...
【技术特征摘要】
1.基于新式一系悬挂和纵置式电机的构架装置，其包括双向输出轴电机、四个一系钢弹簧(8)、四个一系垂向减振器(9)和两个齿轮箱(10)，其特征在于：该装置还包括两个锻件侧梁(3)、纵置式电机外壳(4)、四个轮对内置式一系悬挂轴箱装置(5)、两个侧梁平衡连杆(6)和四个外壳侧梁连接柱(7)；所述双向输出轴电机同轴固连于纵置式电机外壳(4)内，两个齿轮箱(10)旋转对称地布置在纵置式电机外壳(4)的两端；双向输出轴电机的前、后输出端分别通过伞齿轮与一个对应的齿轮箱(10)传动连接；
锻件侧梁(3)包括一体成型的锻件侧梁下盖板(3-1)、锻件侧梁上盖板(3-2)、中心单立板(3-3)、两个锻件帽筒(3-4)、两个锻件垂向减振器吊座(3-5)、两个锻件制动器吊座(3-6)、两个斜向过度连接座(3-7)、两个锻件横梁管连接座(3-8)和多个锻件铣削残留筋板(3-9)；
锻件侧梁下盖板(3-1)为倒置的等腰梯形板件框架；锻件侧梁上盖板(3-2)分别与锻件侧梁下盖板(3-1)两条腰线部位的中段固连，并成为其倒置等腰梯形的下底边；中心单立板(3-3)沿锻件侧梁下盖板(3-1)的板材宽度中心线布置于由锻件侧梁下盖板(3-1)和锻件侧梁上盖板(3-2)所共同合围形成的倒置等腰梯形框架内部，锻件侧梁下盖板(3-1)、锻件侧梁上盖板(3-2)、中心单立板(3-3)三者共同形成横断面为工字钢的承力结构，且中心单立板(3-3)与倒置等腰梯形框架内部的四个面一一对应垂直连接；斜向过度连接座(3-7)的上端板为呈钝角的弯折板件(3-7-1)，弯折板件(3-7-1)的水平段与锻件侧梁下盖板(3-1)的下盖板腰线上段(3-1-1)通过筋板固连，弯折板件(3-7-1)的斜段与锻件侧梁上盖板(3-2)的上端面固连，弯折板件(3-7-1)、下盖板腰线上段(3-1-1)、锻件侧梁上盖板(3-2)共同合围形成一个近似的平行四边形框架结构；斜向过度连接座(3-7)的平行四边形框架结构内部设有与中心单立板(3-3)共面的垂向加强筋板(3-7-2)；在锻件侧梁上盖板(3-2)上对应锻件侧梁(3)质心中轴线的位置设有锻件空簧安装管座(3-2-1)，两个斜向过度连接座(3-7)以锻件空簧安装管座(3-2-1)为轴线旋转对称布置；在其中一个垂向加强筋板(3-7-2)的端面上设有与其垂直固连的锻件横向减振器座(3-7-3)；位于中心单立板(3-3)一侧的锻件侧梁上盖板(3-2)上，左右对称地设有两个锻件制动器吊座(3-6)；位于中心单立板(3-3)另一侧的锻件侧梁上盖板(3-2)上，左右对称地设有两个平衡杆座孔(3-2-2)；锻件帽筒(3-4)与斜向过度连接座(3-7)的外端固连并一体成型，两个锻件帽筒(3-4)彼此镜像对称布置在同一锻件侧梁(3)的两侧端部，每个锻件帽筒(3-4)的远端外侧壁上均固连有一个对应的锻件垂向减振器吊座(3-5)；两个锻件横梁管连接座(3-8)镜像对称地垂直贯穿并固连于中心单立板(3-3)的中部；多个锻件铣削残留筋板(3-9)均两两一组，每一组锻件铣削残留筋板(3-9)均成双成对地垂直固连于中心单立板(3-3)或垂向加强筋板(3-7-2)的两个侧壁端面上；位于垂向加强筋板(3-7-2)上的每个锻件铣削残留筋板(3-9)，其两端均与弯折板件(3-7-1)和下盖板腰线上段(3-1-1)分别连接；位于中心单立板(3-3)中心线两侧的两组锻件铣削残留筋板(3-9)，其两端与锻件侧梁下盖板(3-1)和锻件侧梁上盖板(3-2)均分别连接；位于中心单立板(3-3)上的其余多组锻件铣削残留筋板(3-9)则均以对应的一个锻件横梁管连接座(3-8)为中心并呈放射线状将锻件横梁管连接座(3-8)与锻件侧梁上盖板(3-2)或锻件侧梁下盖板(3-1)连接起来；锻件横梁管连接座(3-8)的端部设有接口法兰盘(3-8-1)；
所述两个锻件侧梁(3)平行布置于纵置式电机外壳(4)的两侧，其二者以通过动力转向架质心的垂向中心线旋转对称布置，且其二者各自的平衡杆座孔(3-2-2)彼此相对；每两个互为镜像布置的外壳侧梁连接柱(7)共同构成一组，且其二者的邻近端均沿纵置式电机外壳(4)中段的同一条水平直径垂直固连于纵置式电机外壳(4)的外径侧壁上，每个外壳侧梁连接柱(7)的另一端均与两个锻件侧梁(3)上各自的一个对应的锻件横梁管连接座(3-8)通过螺栓同轴固连；
所述两个侧梁...
【专利技术属性】
技术研发人员：李秋泽，杨集友，徐志龙，
申请(专利权)人：中车长春轨道客车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22
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