[发明专利]具有机械悬浮式二系悬挂装置的重载快捷铁路货车转向架及刚度计算方法

说明书

具有机械悬浮式二系悬挂装置的重载快捷铁路货车转向架，属于轨道车辆设计制造技术领域。本发明为了保证车辆在直线和曲线运行时具有良好的运行平稳性、曲线通过性以及抗蛇形能力并有效降低轮轨磨耗，减少运营维护成本。该机械悬浮式二系悬挂装置由正刚度单元、负刚度单元组成。正刚度单元为传统二系悬挂弹簧，提供垂向、纵向、横向的刚度；负刚度单元由水平弹簧，竖直导杆，滚动轴杆，轴承，滑块滑轨，直线轴承等组成，该单元机构在纵向、横向能够保持自由滑动，且只提供垂向的负刚度特性，负刚度单元机构与车体采用球铰连接，以保证车体具有伸缩、横移、沉浮、侧滚、点头、摇头6个自由度。具有更好的隔振性能；机械悬浮式转向架能极大程度提升车辆直线运行的垂向平稳性，改善车辆运行的横向平稳性。

技术领域

本发明涉及一种具有机械悬浮式二系悬挂装置的重载快捷铁路货车转向架(简称机械悬浮式转向架)，属于轨道车辆设计制造技术领域。

背景技术

重载快捷铁路货车转向架设计是实现铁路货运跨越式发展的关键核心技术，尽管我国高铁技术已取得巨大进步，交通运输得到高速发展，但由于高铁建设以及运营维护成本较高，很难在全国范围内开展高铁货物运输，即使开展也只适用于小件或高附加值商品运输。而普通线路运输具有建设、运营维护成本低，运营里程占比大，运输量大等优点，是我国最主要的货物运输方式；但普通线路货物运输的时效性已不能满足社会和经济发展需求。因此，研究既有普通线路重载快捷转向架对全面提升我国铁路货运能力，满足我国经济发展需求以及提高铁路货运的经济效益具有重要意义。

尽管我国已经掌握了普通线路货车转向架、牵引和制动等关键核心技术，但由于既有普通线路等级条件的限制以及车辆二系悬挂刚度的影响，快速行驶的车辆很难在复杂振动环境下仍保持低动力特性，从而导致车辆系统受到轨道不平顺带来的轮轨力增大和蛇行运动加剧，并产生严重轮轨磨耗，不仅损害铁路轨道，而且使列车动力学性能恶化。同时，转向架轴重的增加会导致轮轨磨耗加剧，增加运营维护成本；而且改变轮轨接触关系，对列车运行稳定性、安全性及系统各部件使用寿命都会产生较大影响。因此，针对传统转向架二系悬挂存在的问题，研发设计出新型低动力转向架，对保障我国铁路货运能力具有重大的战略和经济意义。

发明内容

本发明提供一种具有机械悬浮式二系悬挂装置的重载快捷铁路货车转向架，以为了保证车辆在直线和曲线运行时具有良好的运行平稳性、曲线通过性以及抗蛇形能力并有效降低轮轨磨耗，减少运营维护成本。

本发明采用如下技术方案:

一种具有机械悬浮式二系悬挂装置的重载快捷铁路货车转向架，所述转向架包括正刚度单元、负刚度单元；

正刚度单元包括两个二系线性悬挂弹簧(传统线性悬挂弹簧)，用于向轮轨提供垂向、纵向、横向的刚度；

负刚度单元位于两个二系线性悬挂弹簧之间；

负刚度单元在轮轨纵向、横向能够保持自由滑动，且只提供垂向的负刚度特性，负刚度单元与车体采用球铰连接，用于保证车体具有伸缩、横移、沉浮、侧滚、点头、摇头6个自由度；

负刚度单元包括竖直导杆、滚动轴杆、轴承、端部支撑块、水平弹簧、顶层滑块滑轨、中间层滑块滑轨、底层滑块滑轨、底板、中间层板、直线轴承和顶层外框；

每个线性悬挂弹簧的顶部与车体连接，其底部用于与转向架构架连接；

负刚度单元的顶部通过竖直导杆与车体上端采取球铰连接，负刚度单元的底部由底板固接于转向架构架上；

竖直导杆、滚动轴杆以及轴承位于两个端部支撑块之间，

顶层外框通过中间层板设置在底板上，两个端部支撑块安装在顶层外框的底板上，直线轴承安装在顶层外框的底板上；