本实用新型涉及轨道车辆技术领域，具体而言，涉及一种转向架及具有其的轨道车辆。
背景技术：
随着列车运行速度的提高，线路对车辆的激扰频率范围更为宽广。在车辆运行时，轻量化承载结构的动态特性问题日渐突出。
轨道车辆的转向架下方通常悬挂电机，现有技术中的电机与转向架的横梁连接，由于转向架系统的强度和刚度一定，因此，上述电机悬挂方式对电机的重量及悬挂高度要求较高，且电机悬挂后的稳定性较差，无法满足车辆的轻量化承载的需求。
技术实现要素：
本实用新型的主要目的在于提供一种转向架及具有其的轨道车辆，以解决现有技术中电机悬挂在转向架下的稳定性较差的问题。
为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种转向架，用于悬挂电机，转向架包括：横梁，横梁的中部设有第一悬挂部；侧梁，与横梁连接，侧梁的至少一端设有第二悬挂部和第三悬挂部；其中，电机通过第一悬挂部、第二悬挂部以及第三悬挂部挂设至转向架上。
进一步地，横梁包括第一横梁和第二横梁，第一横梁和第二横梁间隔设置，侧梁包括第一侧梁和第二侧梁，第一侧梁和第二侧梁间隔设置；其中，第一横梁与第一侧梁一体成型形成第一t型构架，第二横梁与第二侧梁一体成型形成第二t型构架，第一t型构架和第二t型构架通过铰接节点连接形成转向架。
进一步地，转向架包括多个铰接节点，第一横梁的朝向第二侧梁的一端设有第一安装轴，第二侧梁的对应位置设有第一安装孔，第一安装轴插设在第一安装孔内，多个铰接节点中的其中一个位于第一安装轴的外壁面和第一安装孔的内壁面之间，以使第一横梁与第二侧梁连接可靠。
进一步地，转向架包括多个铰接节点，第二横梁的朝向第一侧梁的一端设有第二安装轴，第一侧梁的对应位置设有第二安装孔，第二安装轴插设在第二安装孔内，多个铰接节点中的其中一个位于第二安装轴的外壁面和第二安装孔的内壁面之间，以使第二横梁与第一侧梁连接可靠。
进一步地，铰接节点包括依次设置的第一圈层、第二圈层和第三圈层，其中，第一圈层和第三圈层由刚性材料制成，第二圈层由橡胶材料制成。
进一步地，第一悬挂部包括两个悬挂结构，两个悬挂结构中的其中一个设置在第一横梁上，两个悬挂机构中的另一个设置在第二横梁上。
进一步地，第一侧梁的两端均设有第二悬挂部，第二侧梁的两端均设有第三悬挂部，转向架上设有两个电机；位于第一横梁同侧的第二悬挂部和第三悬挂部与第一横梁上的悬挂结构用于悬挂两个电机中的一个，位于第二横梁同侧的第二悬挂部和第三悬挂部与第二横梁上的悬挂结构用于悬挂两个电机中的另一个。
进一步地，第二横梁的靠近第一横梁的一侧设有第一安装座。
进一步地，第二侧梁的远离第一侧梁的一侧设有第二安装座。
进一步地，转向架为永磁直驱转向架。
根据本实用新型的另一方面，提供了一种轨道车辆，包括转向架和位于转向架上的车厢，转向架为上述的转向架。
应用本实用新型的技术方案，由于第一悬挂部、第二悬挂部以及第三悬挂部共同将电机悬挂至转向架上，从而实现了对电机的三点固定，进而确保了电机悬挂的稳定性。相对于现有技术中电机仅与横梁连接而言，本申请中的连接方式对悬挂电机的重量要求降低，悬挂高度可调节，并且悬挂稳定性提高。因此，通过上述设置，实现了电机在转向架上的稳定悬挂，增加了电机悬挂的可靠性。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本实用新型的轨道车辆的转向架与电机配合的实施例的结构示意图
图2示出了图1的转向架的结构示意图；
图3示出了图2的转向架的a-a向剖视图；
图4示出了图3的转向架的第一连接轴与铰接节点配合的局部放大结构示意图；以及
图5示出了图4的铰接节点的剖视结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、横梁；11、第一横梁；111、第一安装轴；12、第二横梁；20、侧梁；21、第一侧梁；22、第二侧梁；30、第一悬挂部；31、第二悬挂部；32、第三悬挂部；40、铰接节点；41、第一圈层；42、第二圈层；43、第三圈层；50、第一安装座；60、第二安装座；70、电机。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
如图1和图2所示，本实施例提供了一种转向架，用于悬挂电机70，转向架包括横梁10和侧梁20。横梁10的中部设有第一悬挂部30；侧梁20与横梁10连接，侧梁20的至少一端设有第二悬挂部31和第三悬挂部32；其中，电机70通过第一悬挂部30、第二悬挂部以及第三悬挂部挂设至转向架上。
具体地，由于第一悬挂部30、第二悬挂部31以及第三悬挂部32共同将电机70悬挂至转向架上，从而实现了对电机70的三点固定，进而确保了电机70悬挂的稳定性。相对于现有技术中电机仅与横梁连接而言，本实施例中的连接方式对悬挂电机的重量要求降低，悬挂高度可调节，并且悬挂稳定性提高。因此，通过上述设置，实现了电机70在转向架上的稳定悬挂，增加了电机70悬挂的可靠性。
如图1和图2所示，在本实施例中，操作人员可以根据转向架底部的高度要求，对电机70的悬挂高度进行调整，降低了转向架对电机的悬挂高度的要求。并且，三点悬挂的方式可以有效分散电机70的重量，降低了转向架对电机70重量的要求。因此，上述设置提高了电机70悬挂的稳定性。
如图1至图3所示，在本实施例中，横梁10包括第一横梁11和第二横梁12，第一横梁11和第二横梁12间隔设置，侧梁20包括第一侧梁21和第二侧梁22，第一侧梁21和第二侧梁22间隔设置；其中，第一横梁11与第一侧梁21一体成型形成第一t型构架，第二横梁12与第二侧梁22一体成型形成第二t型构架，第一t型构架和第二t型构架通过铰接节点40连接形成转向架。
转向架由两个一体成型的t型构架铰接连接而成，上述设置使得转向架具有柔性的连接点以适应弯角较急的曲线，提高可转向架承受扭曲力的限度，降低了转向架的设计难度。在电机具有三个悬挂部进行悬挂的前提下，本实施例提高了转向架在轨道车辆运行过程中，与悬挂装置之间的抗冲击能力。
如图3和图4所示，在本实施例中，转向架包括多个铰接节点40，第一横梁11的朝向第二侧梁22的一端设有第一安装轴111，第二侧梁22的对应位置设有第一安装孔，第一安装轴111插设在第一安装孔内，多个铰接节点40中的其中一个位于第一安装轴111的外壁面和第一安装孔的内壁面之间，以使第一横梁11与第二侧梁22连接可靠。
本实施例从简化转向架系统扭转刚度试验和计算方法的角度出发，将斜对称载荷与转向架垂向变形的比值定义为结构扭转刚度。通过改变材料的物理性能，构建了具有不同扭转刚度特性的转向架模型，研究扭转刚度对车辆系统动力学行为的影响。
分析结果表明，转向架扭转刚度的降低将使转向架轮轨垂向作用重新分配，各车轮的均载性得到改善。因此，车辆在通过曲线时的轮轨垂向力和轮重减载率的数值随转向架扭转刚度的降低而降低。转向架扭转刚度的降低对车辆运行稳定性、平稳性、通过曲线时的脱轨系数和轮轨导向力之和的影响甚小。从提高车辆在扭曲线路上的运行安全性的角度出发，转向架扭转刚度应选择低值。
具体地，铰接节点40套设在第一安装轴111上后，第一安装轴111插设在第一安装孔内，在铰接节点40的作用下，上述设置使转向架的刚度融入转向架整体悬挂参数，提升了转向架整体动力学性能。
如图3和图4所示，在本实施例中，转向架包括多个铰接节点40，第二横梁12的朝向第一侧梁21的一端设有第二安装轴，第一侧梁21的对应位置设有第二安装孔，第二安装轴插设在第二安装孔内，多个铰接节点40中的其中一个位于第二安装轴的外壁面和第二安装孔的内壁面之间，以使第二横梁12与第一侧梁21连接可靠。
同样地，铰接节点40套设在第二安装轴上后，第二安装轴插设在第一安装孔内，在铰接节点40的作用下，上述设置使转向架的刚度融入转向架整体悬挂参数，提升了转向架整体动力学性能
如图4和图5所示，在本实施例中，铰接节点40包括依次设置的第一圈层41、第二圈层42和第三圈层43，其中，第一圈层41和第三圈层43由刚性材料制成，第二圈层42由橡胶材料制成。
在轨道车辆的生产和实验中，对不同形式等截面直梁的弯曲和扭转刚度特性进行了分析。结果表明，在截面壁厚和壁厚中线所围面积相同时，与管截面横梁相比，箱形横梁具有较小的扭转刚度，但其弯曲刚度则较大。基于有限元方法的计算结果表明，转向架扭转刚度受横梁弯曲刚度和扭转刚度的共同影响。在不同壁厚条件下，横梁弯曲刚度和扭转刚度对转向架扭转刚度的影响程度存在差异。设计扭转柔性转向架应着眼于合理协调横梁结构的不同刚度特性，通过提高该区域的柔性化水平降低转向架结构扭转刚度。
在本实施例中，铰接节点40为橡胶节点。由于第二圈层42为橡胶材质，在保证转向架结构强度的基础上提高了力学性能。
如图1和图2所示，在本实施例中，第一悬挂部30包括两个悬挂结构，两个悬挂结构中的其中一个设置在第一横梁11上，两个悬挂机构中的另一个设置在第二横梁12上。
优选地，两个悬挂结构分别位于第一横梁11和第二横梁12的中部。上述设置进一步保证了电机70悬挂的稳定性。
如图1和图2所示，在本实施例中，第一侧梁21的两端均设有第二悬挂部31，第二侧梁22的两端均设有第三悬挂部32，转向架上设有两个电机70；位于第一横梁11同侧的第二悬挂部31和第三悬挂部32与第一横梁11上的悬挂结构用于悬挂两个电机70中的一个，位于第二横梁12同侧的第二悬挂部31和第三悬挂部32与第二横梁12上的悬挂结构用于悬挂两个电机70中的另一个。
通过上述设置，实现了转向架对两个电机70的悬挂，保证了两个电机70悬挂的稳定性。
如图1和图2所示，在本实施例中，第二横梁12的靠近第一横梁11的一侧设有第一安装座50。
具体地，第一安装座50用于安装牵引橡胶堆。现有技术中的牵引橡胶堆安装在横梁的下方，本实施例中的牵引橡胶堆安装在第一横梁11和第二横梁12相对的位置，从而无需安装牵引拉杆，简化了牵引橡胶堆的安装，使整个转向架的结构更加紧凑。
如图1和图2所示，在本实施例中，第二侧梁22的远离第一侧梁21的一侧设有第二安装座60。
在本实施例中，第二安装座60用于安装主动径向装置。上述设置将主动径向装置集中安装至转向架的第二侧梁22上，使整个转向架的结构紧凑。
优选地，转向架为永磁直驱转向架。
本实施例还提供了一种轨道车辆，包括转向架和位于转向架上的车厢，转向架为上述的转向架。
在本实施例中，由于第一悬挂部30、第二悬挂部31以及第三悬挂部32共同将电机70悬挂至转向架上，从而实现了对电机70的三点固定，进而确保了电机悬挂的稳定性。相对于现有技术中电机仅与横梁连接而言，本实施例中的连接方式对悬挂电机的重量要求降低，悬挂高度可调节，并且悬挂稳定性提高。
因此，具有上述转向架的轨道车辆也具有上述优点。
在对轨道车辆的研究中，从简化转向架系统扭转刚度试验和计算方法的角度出发，将斜对称载荷与转向架垂向变形的比值定义为结构扭转刚度。通过改变材料物理性能，构建了具有不同扭转刚度特性的转向架模型，研究扭转刚度对车辆系统动力学行为的影响。分析结果表明，转向架扭转刚度的降低将使转向架轮轨垂向作用重新分配，各车轮的均载性得到改善。因此，车辆在通过曲线时的轮轨垂向力和轮重减载率的数值随转向架扭转刚度的降低而降低。转向架扭转刚度的降低对车辆运行稳定性、平稳性、通过曲线时的脱轨系数和轮轨导向力之和的影响甚小。从提高车辆在扭曲线路上的运行安全性的角度出发，转向架扭转刚度应选择低值。
为克服现有方法的缺陷，采用德国机械工程学会推荐的基于材料利用度的方法(fkm方法)评估转向架结构疲劳强度。结合转向架焊接转向架的制造工艺和服役环境，讨论了平均应力和载荷谱特性等因素对转向架疲劳强度的影响。根据单元坐标系下的应力计算方法，确定了转向架侧梁腹板与下盖板焊缝焊趾的分析应力谱，计算其材料利用度，并与基于传统方法的评估结果进行比较。在传统方法的框架下，车辆通过曲线这一准静态过程是结构疲劳强度的决定因素，浮沉运动所产生的垂向动态过程的影响较小。fkm方法考虑了准静态和动态过程载荷循环次数的影响，在接头抗疲劳特性一致时，基于该方法得到的结构疲劳强度评估结论较传统方法宽松。采用fkm方法评估结构疲劳强度有利于结构轻量化设计。
为研究刚度特性对结构疲劳强度的影响，建立了变扭转刚度的转向架模型，基于国际铁路联盟uic515-4标准推荐的试验载荷谱，评估转向架疲劳强度。研究结果表明，降低转向架扭转刚度将导致斜对称载荷敏感区域变形增大，在较高的应力水平下，该区域的正应力材料利用度、剪应力材料利用度和材料综合利用度均有所上升。在斜对称载荷敏感区域选择应力水平较低的接头是扭转柔性转向架强度设计的根本原则。
对不同形式等截面直梁的弯曲和扭转刚度特性进行了分析。结果表明，在截面壁厚和壁厚中线所围面积相同时，与管截面横梁相比，箱形横梁具有较小的扭转刚度，但其弯曲刚度则较大。基于有限元方法的计算结果表明，转向架扭转刚度受横梁弯曲刚度和扭转刚度的共同影响。在不同壁厚条件下，横梁弯曲刚度和扭转刚度对转向架扭转刚度的影响程度存在差异。设计扭转柔性转向架应着眼于合理协调横梁结构的不同刚度特性，通过提高该区域的柔性化水平降低转向架结构扭转刚度。
根据针对柔性转向架的研究，研发一种适用于永磁直驱转向架的铰接式柔性转向架，使用新型的t字型转向架连接，通过橡胶铰接节点连接在一起，通过结构强度仿真、转向架动力学计算结果，发现此种转向架结构大幅度优化了转向架整体动力学性能，在保证转向架结构强度的基础上完成了永磁直驱转向架动力学性能提升，为后期碳纤维柔性转向架的研制提供了先导材料，并为后续柔性转向架的设计提供了设计蓝本。特别是转向架纵向刚度的减小，将有利于提高转向架的曲线通过能力，减缓轮轨侧向磨耗。
从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：
由于第一悬挂部、第二悬挂部以及第三悬挂部共同将电机悬挂至转向架上，从而实现了对电机的三点固定，进而确保了电机悬挂的稳定性。相对于现有技术中电机仅与横梁连接而言，本申请中的连接方式对悬挂电机的重量要求降低，悬挂高度可调节，并且悬挂稳定性提高。因此，通过上述设置，实现了电机在转向架上的稳定悬挂，增加了电机悬挂的可靠性。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
技术特征：
1.一种转向架，用于悬挂电机(70)，其特征在于，所述转向架包括：
横梁(10)，所述横梁(10)的中部设有第一悬挂部(30)；
侧梁(20)，与所述横梁(10)连接，所述侧梁(20)的至少一端设有第二悬挂部(31)和第三悬挂部(32)；
其中，所述电机(70)通过所述第一悬挂部(30)、第二悬挂部(31)以及第三悬挂部(32)挂设至所述转向架上。
2.根据权利要求1所述的转向架，其特征在于，所述横梁(10)包括第一横梁(11)和第二横梁(12)，所述第一横梁(11)和所述第二横梁(12)间隔设置，所述侧梁(20)包括第一侧梁(21)和第二侧梁(22)，所述第一侧梁(21)和所述第二侧梁(22)间隔设置；其中，所述第一横梁(11)与所述第一侧梁(21)一体成型形成第一t型构架，所述第二横梁(12)与所述第二侧梁(22)一体成型形成第二t型构架，所述第一t型构架和所述第二t型构架通过铰接节点(40)连接形成所述转向架。
3.根据权利要求2所述的转向架，其特征在于，所述转向架包括多个铰接节点(40)，所述第一横梁(11)的朝向所述第二侧梁(22)的一端设有第一安装轴(111)，所述第二侧梁(22)的对应位置设有第一安装孔，所述第一安装轴(111)插设在所述第一安装孔内，所述多个铰接节点(40)中的其中一个位于所述第一安装轴(111)的外壁面和所述第一安装孔的内壁面之间，以使所述第一横梁(11)与所述第二侧梁(22)连接可靠。
4.根据权利要求2所述的转向架，其特征在于，所述转向架包括多个铰接节点(40)，所述第二横梁(12)的朝向所述第一侧梁(21)的一端设有第二安装轴，所述第一侧梁(21)的对应位置设有第二安装孔，所述第二安装轴插设在所述第二安装孔内，所述多个铰接节点(40)中的其中一个位于所述第二安装轴的外壁面和所述第二安装孔的内壁面之间，以使所述第二横梁(12)与所述第一侧梁(21)连接可靠。
5.根据权利要求2所述的转向架，其特征在于，所述铰接节点(40)包括依次设置的第一圈层(41)、第二圈层(42)和第三圈层(43)，其中，所述第一圈层(41)和所述第三圈层(43)由刚性材料制成，所述第二圈层(42)由橡胶材料制成。
6.根据权利要求2所述的转向架，其特征在于，所述第一悬挂部(30)包括两个悬挂结构，所述两个悬挂结构中的其中一个设置在所述第一横梁(11)上，所述两个悬挂结构中的另一个设置在所述第二横梁(12)上。
7.根据权利要求6所述的转向架，其特征在于，所述第一侧梁(21)的两端均设有第二悬挂部(31)，所述第二侧梁(22)的两端均设有第三悬挂部(32)，所述转向架上设有两个电机(70)；位于所述第一横梁(11)同侧的所述第二悬挂部(31)和所述第三悬挂部(32)与所述第一横梁(11)上的悬挂结构用于悬挂所述两个电机(70)中的一个，位于所述第二横梁(12)同侧的所述第二悬挂部(31)和所述第三悬挂部(32)与所述第二横梁(12)上的悬挂结构用于悬挂所述两个电机(70)中的另一个。
8.根据权利要求2所述的转向架，其特征在于，所述第二横梁(12)的靠近所述第一横梁(11)的一侧设有第一安装座(50)。
9.根据权利要求2所述的转向架，其特征在于，所述第二侧梁(22)的远离所述第一侧梁(21)的一侧设有第二安装座(60)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的转向架，其特征在于，所述转向架为永磁直驱转向架。
11.一种轨道车辆，包括转向架和位于所述转向架上的车厢，其特征在于，所述转向架为权利要求1至10中任一项所述的转向架。
技术总结
本实用新型提供了一种转向架及具有其的轨道车辆。转向架用于悬挂电机，转向架包括：横梁，横梁的中部设有第一悬挂部；侧梁，与横梁连接，侧梁的至少一端设有第二悬挂部和第三悬挂部；其中，电机通过第一悬挂部、第二悬挂部以及第三悬挂部挂设至转向架上。应用本实用新型的技术方案，可以解决现有技术中电机悬挂在转向架下的稳定性较差的问题。
技术研发人员：王石;闫转芳;张雄飞;周平宇;赵伟
受保护的技术使用者：中车青岛四方机车车辆股份有限公司
技术研发日：.03.19
技术公布日：.01.10
