CN103042947A - 中低速磁浮车辆的悬浮架基础支撑模块 - Google Patents

中低速磁浮车辆的悬浮架基础支撑模块 Download PDF

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马卫华
罗世辉
刘韦
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本发明涉及磁悬浮车辆走行机构技术领域，尤其是一种中低速磁浮车辆的悬浮架基础支撑模块，其包括托臂、法兰、纵梁，所述的纵梁两端分别焊接一个法兰，托臂通过法兰与纵梁连接，法兰与托臂之间通过螺栓固定连接。本发明的有益效果是：一、直线电机直接吊挂与托臂法兰下端，可显著增加直线电机长度，减小了相邻直线电机之间的端部效应，提高了直线电机功率与效率；二、采用法兰结构后，降低了纵梁与托臂之间的垂向误差，使得直线电机各部位的吊挂高度一致，方便车辆的悬浮控制；三、纵梁上的载荷将通过与法兰连接的螺栓传递，降低了焊接部位的应力集中，提高了整个模块的结构强度；四、大大降低维护成本。

Description

中低速磁浮车辆的悬浮架基础支撑模块
技术领域
本发明涉及磁悬浮车辆走行机构技术领域，尤其是一种中低速磁浮车辆的悬浮架基础支撑模块。
背景技术
磁浮车辆系统与普通的轨道车辆系统有显著的差别，相比轨道车辆的转向架，磁浮车辆采用悬浮架支撑车体重量。悬浮架没有轮对结构，而是利用其上的直线电机、悬浮电磁铁与轨道之间的吸力与排斥力悬浮磁浮车辆。它的优点是以悬浮取代轮轨接触，所以磁浮车辆在运行过程中没有磨耗，大大降低了车辆的运行成本，同时磁浮车辆在运行中噪音非常小，在城乡运行具有非常大的优势。
但是，由于磁浮车辆悬浮架提供的悬浮力不强，磁浮车辆的载客量一直是困扰磁浮发展的关键问题。早先中低速磁浮车辆的直线电机直接连接于纵粱下端，长度大约为2m，由于长度有限故提供的悬浮力不大，又由于托臂是空气弹簧的安装基础，没有安装直线电机的空间，故直线电机的长度没有办法增加，限制了通过增加直线电机长度提高悬浮能力的方法；同时由于相邻直线电机之间的距离较大，直线电机端部效应明显，也降低了直线电机的效率。磁浮列车电机效率偏低（直线电机时速100公里时效率0.75，功率因数0.57），限制了中低速磁浮列车的载客量，也使得磁浮车辆的运行速度很难提高，降低了中低速磁浮列车的竞争力。
原中低速磁浮车辆的相邻模块之间采用空气弹簧与滑台连接，空气弹簧数量较多、尺寸较小，安装、维护工作量大，不利于工程实用化；同时由于相邻两模块之间通过滑台连接，在曲线通过时，滑台横移量大，相邻悬浮架的运动有一定的耦合，不利于磁浮车辆的曲线通过。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种中低速磁浮车辆的悬浮架基础支撑模块，提高磁浮列车运行安全性和效率，安装更加可靠。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种中低速磁浮车辆的悬浮架基础支撑模块，包括托臂、法兰、纵梁，所述的纵梁两端分别焊接一个法兰，托臂通过法兰与纵梁连接，法兰与托臂之间通过螺栓固定连接。
中低速磁浮车辆的托臂和纵梁为了减轻重量同时防止直线电机的导磁作用，采用了铝合金材料，为防止螺栓受力松动，进一步限定，法兰上具有用于与托臂螺栓固定的螺栓孔，螺栓孔内设置堵头，固定法兰和托臂的螺栓从托臂穿入法兰中，并与法兰螺栓孔内的堵头拧紧在一起。
进一步限定，纵梁和托臂上设置有用于直线电机吊挂安装的直线电机吊挂孔。
进一步限定，在直线电机吊挂孔内设置外套筒，外套筒采用过渡配合以及螺钉紧固的方式安装于直线电机吊挂孔内。
为了防止托臂、纵梁的剪切运动，提高结构强度和安装可靠性，进一步限定，在法兰与托臂间还插装有固定销。
进一步限定，在托臂内侧焊接有限制直线电机横移运动的直线电机定位座。
为方便焊接，进一步限定，法兰与纵粱的焊接端都留有焊接槽。
进一步限定，托臂和法兰上垂向开有牵引拉杆安装座接口，在纵梁中部设置抗侧滚装置安装接口、垂向滑撬装置安装接口、液压支撑装置安装接口和空气弹簧支撑装置安装接口。该方案有利于减轻相邻悬浮架之间的相互干涉。
本发明的有益效果是：
一、在纵梁与托臂之间增加法兰后，直线电机直接吊挂与托臂法兰下端，可显著增加直线电机长度，减小了相邻直线电机之间的端部效应，提高了直线电机功率与效率，提高了磁浮车辆的载客能力与运行速度，提高了悬浮车辆的市场竞争力；
二、采用法兰结构后，降低了纵梁与托臂之间的垂向误差，使得直线电机各部位的吊挂高度一致，方便车辆的悬浮控制；
三、纵梁上的载荷将通过与法兰连接的螺栓传递，降低了焊接部位的应力集中，提高了整个模块的结构强度，提高了磁浮车辆的运行安全性能；
四、由于抗侧滚装置、垂向滑撬装置、液压支撑装置的安装接口都在纵梁上，法兰与螺栓的使用可以方便的安装与拆卸纵梁上的各部件，大大降低维护成本。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明；
图1是本发明的正视图；
图2是本发明的俯视图；
图3是本发明的托臂的俯视图；
图4是本发明的法兰的正视图；
图5是本发明的法兰的俯视图；
图中,1.托臂，2.法兰，3.纵梁，4.外套筒，5.通孔，6.直线电机定位座，7.固定销，8.堵头，9.直线电机吊挂孔，10.焊接槽。
具体实施方式
如图1、2、3、4和5所示，一种中低速磁浮车辆的悬浮架基础支撑模块，其主要的作用是支撑车体的重量，传递车辆之间的力，并为直线电机等装置提供安装基础，其包括托臂1、法兰2、纵梁3，纵梁3两端分别焊接一个法兰2，法兰2与纵粱3的焊接端都留有焊接槽10，托臂1通过法兰2与纵梁3连接，法兰2与托臂1之间通过螺栓固定连接。为了防止托臂1、纵梁3的剪切运动，在法兰2与托臂1之间还插装有固定销7。托臂1和法兰2上垂向开有牵引拉杆安装座接口，在纵梁3中部设置抗侧滚装置安装接口、垂向滑撬装置安装接口、液压支撑装置安装接口和空气弹簧支撑装置安装接口。如图1所示，在纵梁3内侧开有24个通孔5作为抗侧滚装置、垂向滑撬装置、液压支撑装置等悬浮架部件的安装接口。
空气弹簧支撑装置、抗侧滚装置等部件中置安装于纵梁3上，为直线电机安装提供了足够的空间。由于托臂1不再支撑垂向重量，可以对托臂1进行了结构优化，减小了托臂1的壁厚，增加托臂1上的减重槽。
连接法兰2与托臂1的螺栓采用的是钢螺栓，法兰2上具有用于与托臂1螺栓固定的螺栓孔，螺栓孔内设置不锈钢的堵头8与螺栓配合，固定法兰2和托臂1的螺栓从托臂1穿入法兰2中，并与法兰2螺栓孔内的堵头8拧紧在一起，防止螺栓的受力松动。
纵梁3和托臂1上设置有用于直线电机吊挂安装的直线电机吊挂孔9。直线电机通过位于纵梁3上的4个直线电机吊挂孔9以及两端托臂1上的2个直线电机吊挂孔9吊挂于纵梁3与托臂1的下表面。在直线电机吊挂孔9内设置外套筒4，外套筒4采用过渡配合以及螺钉紧固的方式安装于直线电机吊挂孔9内，如图1所示，外套筒4的外壁与直线电机吊挂孔9过盈配合，外套筒4的顶部外沿通过螺钉与纵梁3上表面螺钉紧固。外套筒为直线电机垂向定位螺杆的安装基础，它内部具有螺纹结构，螺杆的调节螺套可以与其内螺纹配合，调节螺套可以改变螺杆的垂向高度，达到改变电机吊挂高度的作用，在托臂1内侧焊接有限制直线电机横移运动的直线电机定位座6，直线电机定位座6上具有定位销。
本中低速磁浮车辆的悬浮架基础支撑模块通过对原悬浮架的托臂1进行改进并增加法兰2，使得直线电机可以延伸至法兰2、托臂1下端，可以显著增加直线电机长度，初步计算可以提高40%的电机功率；同时由于减小了相邻直线电机间的间距，电机的效率也得到了提升，列车的最高运行速度可以由原来的120km/h提高至140km/h，提高了中低速磁浮车辆的竞争力。
托臂1和纵梁3为了减轻重量同时防止直线电机的导磁作用，采用了铝合金材料。铝合金材料熔点低，焊接难度高，直接将托臂1与纵梁3焊接将会使两者在垂向上产生一定的误差。原磁浮列车的直线电机只安装于纵梁3上，改进后，直线电机将吊挂于托臂1、纵梁3下方，如果仍采用托臂1、纵梁3焊接的方式，该垂向误差会造成直线电机各部位与F轨道的垂向间隙差异，不利于悬浮控制；同时，改进托臂1的结构后，磁浮车辆的空气弹簧支撑装置的安装接口改在了纵梁3上，即垂向力由纵梁3提供，在列车运行时易在焊接处形成应力集中，造成安全隐患；又由于将抗侧滚装置、垂向滑撬装置、液压支撑装置的安装接口都改装于纵梁3上，如果采用托臂1与纵梁3焊接结构，为了拆卸、维护方便可能需要在纵梁3上开工艺孔，本发明解决了以上出现的问题，法兰2的设计不但可以保证托臂1和纵梁3的垂向精度，还可以通过增加法兰2长度增加直线电机的总长度，提高电机功率。同时，由于连接螺栓承受纵梁3的载荷，在焊接处不会形成应力集中，提高了纵梁3的结构强度，又因为螺栓结构便于拆卸，所以在本发明的支撑模块上，抗侧滚装置、液压支撑装置、垂向滑撬装置安装、拆卸与维护十分方便。

Claims (8)

1.一种中低速磁浮车辆的悬浮架基础支撑模块，其特征是：包括托臂（1）、法兰（2）、纵梁（3），所述的纵梁（3）两端分别焊接一个法兰（2），托臂（1）通过法兰（2）与纵梁（3）连接，法兰（2）与托臂（1）之间通过螺栓固定连接。
2.根据权利要求1所述的中低速磁浮车辆的悬浮架基础支撑模块，其特征是：所述的法兰（2）上具有用于与托臂（1）螺栓固定的螺栓孔，螺栓孔内设置堵头（8），固定法兰（2）和托臂（1）的螺栓从托臂（1）穿入法兰（2）中，并与法兰（2）螺栓孔内的堵头（8）拧紧在一起。
3.根据权利要求1所述的中低速磁浮车辆的悬浮架基础支撑模块，其特征是：所述的纵梁（3）和托臂（1）上设置有用于直线电机吊挂安装的直线电机吊挂孔（9）。
4.根据权利要求3所述的中低速磁浮车辆的悬浮架基础支撑模块，其特征是：在所述的直线电机吊挂孔（9）内设置外套筒（4），外套筒（4）采用过渡配合以及螺钉紧固的方式安装于直线电机吊挂孔（9）内。
5.根据权利要求1所述的中低速磁浮车辆的悬浮架基础支撑模块，其特征是：在所述的法兰（2）与托臂（1）间还插装有固定销（7）。
6.根据权利要求1所述的中低速磁浮车辆的悬浮架基础支撑模块，其特征是：在所述的托臂（1）内侧焊接有限制直线电机横移运动的直线电机定位座（6）。
7.根据权利要求1所述的中低速磁浮车辆的悬浮架基础支撑模块，其特征是：所述的法兰（2）与纵粱（3）的焊接端都留有焊接槽（10）。
8.根据权利要求1所述的中低速磁浮车辆的悬浮架基础支撑模块，其特征是：所述的托臂（1）和法兰（2）上垂向开有牵引拉杆安装座接口，在纵梁（3）中部设置抗侧滚装置安装接口、垂向滑撬装置安装接口、液压支撑装置安装接口和空气弹簧支撑装置安装接口。
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