CN101434244A

CN101434244A - 一种轨道车辆用一系悬挂方法及系统

Info

Publication number: CN101434244A
Application number: CNA2008101439557A
Authority: CN
Inventors: 刘建勋; 刘文松; 郭春杰; 郭红锋; 张亚新; 余万里
Original assignee: Zhuzhou Times New Material Technology Co Ltd
Current assignee: Zhuzhou Times New Material Technology Co Ltd
Priority date: 2008-12-15
Filing date: 2008-12-15
Publication date: 2009-05-20

Abstract

一种轨道车辆用一系悬挂方法及系统，在轴箱定位装置与车辆构架之间，通过一组由两根连杆与一系弹簧组合形成的可变形的平行四边形构架系统作为一系悬挂系统，并由一系悬挂系统的两根连杆在一系弹簧阻尼下，通过两根连杆平行四边形的变化实现一系悬挂系统的减振阻尼作用。所述的两根连杆分别通过橡胶关节球铰与轴箱定位装置侧面和车辆构架连接，并形成一个可变形的平行四边形结构；两根连杆靠车辆构架端橡胶关节球铰外分别有延伸部分，延伸部分为翼板结构，分别成锐角和钝角伸出，在两根连杆延伸部分之间安装有一系弹簧，通过一系弹簧将两根连杆连接在一起，形成一个一系减振系统。

Description

一种轨道车辆用一系悬挂方法及系统

技术领域

本发明属于一种轨道交通车辆减振方法及其部件结构，特别是指一种轨道车辆用一系悬挂方法及系统，该悬挂系统安装在轨道车辆转向架的构架和轮对轴箱之间，连接构架与轮对，并传递各方向的作用力。当轮对受到冲击载荷时，一系悬挂系统主要起缓冲作用，并提供合适的刚度，满足车辆安全运行的要求。

背景技术

车辆在轨道上运行时，将伴随产生复杂的振动现象。为了减少有害的车辆冲动，车辆必须设有缓和冲动和衰减振动的装置，即弹簧减振装置。车辆上采用的弹簧减振装置，按其主要作用的不同，大体可分为三类：一类是主要起缓和冲动的弹性悬挂装置，如中央及轴箱的螺旋圆弹簧、空气弹簧等；二类是主要起衰减(消耗能量)振动的减振装置，如垂向、横向减振器；三类是主要起定位(弹性约束)作用的定位装置，如轴箱轮对纵、横方向的弹性定位装置，摇动台的横向止挡或纵向牵引拉杆等。

弹性悬挂装置作用主要是减少线路不平顺和轮对运动对车体的各种动态影响(如垂向振动，横向振动等)，转向架在轮对与构架(侧架)之间或构架与车体(摇枕)之间，设有弹性悬挂装置。前者称为一系悬挂(又称轴箱悬挂装置)，后者称为二系悬挂(又称中央悬挂装置)。如附图1所示。

一系悬挂通常有以下几种：1螺旋钢弹簧；2橡胶复合弹簧(圆锥簧、人字簧)；3橡胶滚簧等。其主要结构一般由一个或一组弹簧构成，上端与构架连接，下端与轴箱定位装置连接。其共同特点都是构架横跨轮对，且构架与轮对之间必须留有足够的空间安装一系悬挂，故一般情况构架离轨面较高，从而车体地面离轨面也随之增高。

随着经济的快速发展和社会进步，对城市交通提出了更高的要求，而轨道交通的地铁和轻轨其运量大、准时、环保的特点成为各大城市交通的首选，并迅速推广运用。

相对大城市公共交通而言，中小城市具有运量小、站距短的特点。有轨电车作为一种新型的公共交通工具，是源于轨道交通技术，主要特点是：环保、投资小、编组灵活、低地板、轨道在现有的城市道路上铺设且不影响已有无轨车辆的交通、与城市无轨公共交通共用站台等，其特点特别适合中小城市的公共交通需要。由于有轨电车是源于轨道交通技术，因而传统的轨道交通车辆地板离轨面过高已成为了推广有轨电车的主要技术瓶颈之一。

本发明就是开发一种适合有轨电车的一系悬挂系统，降低车体地板的高度，满足低地板要求的有轨电车用一系悬挂系统。

发明内容

本发明的目的：为了满足轨道交通车辆，尤其是城市轨道车辆低地板的要求，针对目前轨道车辆一系悬挂离轨面高的特点，提供一种轨道车辆一系悬挂方法及系统，满足轨道车辆低地板的要求。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：一种新型的轨道车辆用一系悬挂方法，在轴箱定位装置与车辆构架之间，通过一组由两根连杆与一系弹簧组合形成的可变形的平行四边形构架系统作为一系悬挂系统，并由一系悬挂系统的两根连杆在一系弹簧阻尼下，通过两根连杆平行四边形的变化实现一系悬挂系统的减振阻尼作用。

根据上述轨道车辆用一系悬挂方法所提出的一系悬挂系统，所述的一系悬挂系统通过两根连杆和一系弹簧组成可变形的平行四边形的结构。其中，两根连杆分别通过橡胶关节球铰与轴箱定位装置侧面和车辆构架连接，形成一个可变形的平行四边形结构，四边形的两个节点安装在轴箱上，另两个节点则安装在构架上；两根连杆靠车辆构架端橡胶关节球铰外分别有延伸部分，延伸部分为翼板结构，分别成锐角和钝角伸出，在两根连杆延伸部分之间安装有一系弹簧，通过一系弹簧将两根连杆连接在一起，形成一个可变形的平行四边形一系减振系统。

此种新结构既能提供大的挠度，又能降低车体地板离轨面的高度，达到低地板的要求。本发明的主要创新点是：

1.由上连杆、下连杆、橡胶关节球铰、构架、轴箱定位装置和一系弹簧组成的可变形的平行四边形作为一系悬挂系统。

2.上、下连杆尾部采用翼板结构分别成锐角和钝角伸出，尾部翼板以橡胶关节球铰为支点，在一系悬挂系统受载过程中，上下连杆分别以关节球铰为支点同时以顺时针或逆时针作杠杆运动，此时上连杆的翼板会朝左上方运动，下连杆的翼板会朝右下方运动，故两个翼板故产生相向或背向运动，从而压缩或释放安装在翼板之间的一系弹簧，达到弹簧的功效。

3.突破了传统的一系弹簧直接安装在轴箱上的结构，本发明是通过四边形的两个节点安装在轴箱上，另两个节点则安装在构架上。通过四边形的水平边把一系弹簧引出轴箱位置，并安装在四边形的侧边上，降低了一系悬挂与轨面的高度，从而使车体的重心降低，满足车辆低地板的要求。

4.一系悬挂系统组成的可变形的平行四边形的四个节点由橡胶关节球铰组成，该橡胶关节球铰是一弹性体，能承载车体的载荷和吸收轮对受到的冲击载荷，并能提供合适的横向刚度、纵向刚度和提供一定的偏转角，以此消除一系悬挂产生的间隙和满足稳定运行所需的刚度。

5.一系弹簧采用橡胶金属复合件，成叠形橡胶堆结构，并设计一定的倾斜度，确保在受压缩和剪切时不出现失稳。

附图说明

图1轨道车辆转向架及其一、二系示意图；

图2本发明一系悬挂结构示意图；

图3本发明一系悬挂结构由自由状态变为受载荷状态变化示意图；

图4本发明下连杆结构示意和简化图；

图5本发明上连杆结构示意和简化图；

图6本发明橡胶关节球铰结构示意图；

图7本发明一系弹簧结构示意图。

其中：1、下连杆；2、橡胶关节球铰；3、系弹簧；4、上连杆；5、二系弹簧；6、构架；7、轴箱定位装置；8、轮对。

具体实施方式

附图2-7给出了本发明的实施例，下面将结合附图对本发明作进一步的描述。

从附图2-3可以看出，本发明为一种轨道车辆用一系悬挂方法，在轴箱定位装置与车辆构架之间，通过一组由两根连杆与一系弹簧组合形成的可变形的平行四边形构架系统作为一系悬挂系统，并由一系悬挂系统的两根连杆在一系弹簧阻尼下，通过两根连杆平行四边形的变化实现一系悬挂系统的减振阻尼作用。

具体结构组成是(如附图2所示)：一系悬挂系统组成由下连杆1、橡胶关节球铰2、一系弹簧3、上连杆4组成，橡胶关节球铰2有4个，分别与下连杆1和上连杆4的两个支点连接，橡胶关节球铰2分别安装在下连杆1和上连杆4的两个支点的孔内。装配关系如下：4个橡胶关节球铰通过过盈压入上、下连杆的两端孔内，然后分别安装在轴箱定位装置和构架上。4个橡胶关节球铰分别为平行四边形的4个顶点，4条边为分别为上连杆、下连杆、轴箱定位装置、构架。上连杆尾部成锐角向左下方折弯(如附图3所示)，下连杆尾部成钝角向右上方折弯(如附图4所示)。上、下连杆在车辆运行过程中，两个配合面AB和CD相互平行。下连杆1和上连杆4尾部采用翼板结构分别成锐角和钝角伸出，当上、下连杆分别围绕靠近翼板处的橡胶关节球铰作相同时针方向转动时，上、下连杆的两个翼板会产生相对运动，从而压缩或释放一系弹簧的动作(如附图3所示)。

工作机理：

如附图3)，当车体重量2F作用于构架上时，通过力的传递，轨道将给每个轮对一个支反力F。根据此受力情况，在分析连杆受力时，假设构架固定不动(即O₂、O₃固定不动)，轮对上受的载荷F通过橡胶关节球铰(附图中O₁)传递给上连杆，上连杆(附图中4)将围绕另一端的橡胶关节球铰(附图中O₂)顺时针转动，此时上连杆的尾部朝左上方压缩一系弹簧。与此同时，载荷F通过橡胶关节球铰(附图中O₄)把力传递给下连杆(附图中1)，下连杆将围绕另一端的橡胶关节球铰(附图中O₃)顺时针转动，此时下连杆的尾部朝右下方压缩系弹簧。在上述运动过程中，上、下连杆尾部翼板发生相向运动，从而压缩一系弹簧，使系统达到平衡。反之，当载荷2F降低时，上述运动过程则相反。

如附图3)，当轮对受到冲击载荷F’时，4个橡胶关节球铰将吸收冲击载荷。

零部件结构和功能

上连杆：刚性体，是一系悬挂系统的骨架之一，尾部呈翼状折弯成锐角，主要作用为连接零部件和传递载荷(如附图4所示)。

下连杆：刚性体，是一系悬挂系统的骨架之一，尾部呈翼状折弯成钝角，主要作用为连接零部件和传递载荷(如附图5所示)。

橡胶关节球铰：橡胶金属复合件(如附图6所示)，由金属外套、金属芯轴、中间橡胶弹性体3部份组成。橡胶关节球铰具备较小的纵向和横向刚度比，并可提供一定的弹性变形和偏转角，可消除一系悬挂在车辆运行中产生的间隙，并吸收轮对的垂向冲击力，满足车辆稳定运行所需的要求。主要作用如下：

1.在连杆与轮对和构架产生相对运动时，提供一定的弹性变形，从而消除一系悬挂产生的间隙；

2.吸收轮对的垂向冲击力和一系弹簧形变所产生的力；

3.确保转向架稳定运行所需的横向刚度、纵向刚度和偏转角；

4.传递载荷。

一系弹簧：

橡胶金属复合件(如附图7所示)，由多层橡胶和多层钢板组成叠形结构，安装在上、下牵引杆尾部的翼板之间，当一系悬挂系统垂向受力时，上、下连杆尾部翼板组成一对平衡力压缩一系弹簧。主要作用如下：

1.提供弹性变形；

2.吸收一定的能量，衰减振动；

3.确保转向架稳定运行所需的垂向刚度。

Claims

1、一种轨道车辆用一系悬挂方法，其特征在于：在轴箱定位装置与车辆构架之间，通过一组由两根连杆与一系弹簧组合形成的可变形的平行四边形构架系统作为一系悬挂系统，并由一系悬挂系统的两根连杆在一系弹簧阻尼下，通过两根连杆平行四边形的变化实现一系悬挂系统的减振阻尼作用。

2、一种轨道车辆用一系悬挂系统，其特征在于：所述的一系悬挂系统是通过两根连杆和一系弹簧组成可变形的平行四边形的结构。

3、如权利要求2所述的轨道车辆用一系悬挂系统，其特征在于：所述的两根连杆分别通过橡胶关节球铰与轴箱定位装置侧面和车辆构架连接，形成一个可变形的平行四边形结构，四边形的两个节点安装在轴箱上，另两个节点则安装在构架上；两根连杆靠车辆构架端橡胶关节球铰外分别有延伸部分，延伸部分为翼板结构，分别成锐角和钝角伸出，在两根连杆延伸部分之间安装有一系弹簧，通过一系弹簧将两根连杆连接在一起，形成一个可变形的平行四边形一系减振系统。

4、如权利要求2所述的轨道车辆用一系悬挂系统，其特征在于：所述的一系悬挂系统组成由下连杆、橡胶关节球铰、一系弹簧、上连杆组成，橡胶关节球铰有4个，分别与下连杆和上连杆的两个支点连接，橡胶关节球铰分别安装在下连杆和上连杆的两个支点的孔内；4个橡胶关节球铰通过过盈压入上、下连杆的两端孔内，然后分别安装在轴箱定位装置和构架上；4个橡胶关节球铰分别为平行四边形的4个顶点，4条边为分别为上连杆、下连杆、轴箱定位装置、构架；上连杆尾部成锐角向左下方折弯，下连杆尾部成钝角向右上方折弯；上、下连杆在车辆运行过程中，两个配合面AB和CD相互平行。

5、如权利要求4所述的轨道车辆用一系悬挂系统，其特征在于：所述的下连杆和上连杆尾部采用翼板结构分别成锐角和钝角伸出，当上、下连杆分别围绕靠近翼板处的橡胶关节球铰作相同时针方向转动时，上、下连杆的两个翼板会产生相对运动，从而压缩或释放一系弹簧的动作。

6、如权利要求2所述的轨道车辆用一系悬挂系统，其特征在于：所述的橡胶关节球铰为橡胶金属复合件，由金属外套、金属芯轴、中间橡胶弹性体3部份组成。

7、如权利要求2所述的轨道车辆用一系悬挂系统，其特征在于：一系弹簧采用橡胶金属复合件，成叠形橡胶堆结构，并具有一定的倾斜度，确保在受压缩和剪切时不出现失稳。