CN103129400B - 车顶受电系统减振连接装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明所述车顶受电系统减振连接装置及其方法，在连接装置中填充阻尼层，以期改变受电弓系统与车顶连接之间的共振频率，减小受电弓系统向车体传递的机械振动、从而提高弓网间的性能匹配、受流稳定性与减振效果。减振连接装置垂向地连接在受电弓与车顶安装座之间，包括有内衬、外壳和底板；所述的内衬、外壳和底板均选用金属材料；在内衬、外壳与底板相互之间，均填充有通过硫化工艺进行粘接密封的、含有橡胶材料的阻尼层。在受电系统与车体之间建立弹性连接，受电系统可以削弱和吸收所受到的各个方向空气阻力所产生的振动，避免受电系统产生刚性抗力。使得受电弓的振动和电网的振动频率更加吻合，提高弓网的匹配关系和受流稳定性。

Description

车顶受电系统减振连接装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种应用于轨道车辆的车顶受电系统减振连接装置及其方法，具体地改变受电弓系统的共振频率以降低车体振动、噪声传入客室内，以及提高受电系统安全使用与拆装操作性能，属于机械制造与轨道交通技术领域。

背景技术

随着国内城市轨道交通的迅速普及与车辆行驶速度的大幅提升，对于提高客室内环境的舒适性提出了更高的设计和使用要求。

随着车辆运行时速达到300公里及以上，噪声分贝也显著增大，噪声传到车内，直接影响到旅客的舒适度，也会造成铁路沿线的环境污染、噪声扰民，同时振动也会使车辆部件产生疲劳性损坏。

噪声的来源很广，其中受电弓是一处必须重点考虑的噪声源。受电弓区是动车组的重要区域，车辆高速运行时产生的空气阻力会引起受电装置的强烈振动。受电装置的振动对弓网之间的匹配、受流的稳定性、行车安全性都会产生影响。

受电装置与高速气流相互作用产生的气动噪声和受电装置引发的车体结构振动均较大，导致受电弓区域车内噪声远高于客室其它区域。

目前在动车组上普遍将受电装置直接安装在车顶位置，受电装置和车顶之间均采用刚性连接，没有采取有效的减振措施，这导致受电系统和车体都会产生巨大的振动。大量试验也表明受电弓区域车顶振动明显高于非受电弓区域，导致该区域车内标准点噪声明显高于其他区域。

有鉴于此，特提出本专利申请。

发明内容

本发明所述的车顶受电系统减振连接装置及其方法，其目的在于解决上述现有技术存在的问题而在连接装置中填充阻尼层，以期改变受电弓系统与车顶连接之间的共振频率，减小受电弓系统向车体传递的机械振动、从而提高弓网间的性能匹配、受流稳定性与减振效果。

另一发明目的在于，通过减小向车体传递的机械振动，以降低客室内环境的噪声、提高乘坐舒适性。

发明目的还在于，降低减振连接结构的空气阻力、提高受电系统安全使用与拆装操作性能。

为实现上述发明目的，所述的车顶受电系统减振连接装置垂向地连接在受电弓与车顶安装座之间，其主要包括有：

用于连接受电弓的内衬、用于连接车顶安装座的外壳、底板；

所述的内衬、外壳和底板均选用金属材料；

在内衬、外壳与底板相互之间，均填充有通过硫化工艺进行粘接密封的、含有橡胶材料的阻尼层。

如上述基本方案，在受电系统与车体之间建立弹性连接，受电系统可以削弱和吸收所受到的各个方向空气阻力所产生的振动，避免受电系统产生刚性抗力。使得受电弓的振动和电网的振动频率更加吻合，提高公网的匹配关系和受流稳定性。

阻尼层并非选用金属材料，因此可改变受电弓系统与车顶之间的共振频率，即可减小受电系统产生的振动向车体、客室内环境方向的传播，从而起到减振、降噪的作用。阻尼层为主要为橡胶结构，可根据具体使用条件而将阻尼层设计成分层结构。

隔振系统的固有频率可通过下述公式来表达，

$f_0=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{k}{m}}$

其中，k为隔振系统的刚度。由此可知，通过阻尼层来改变整个减振连接装置的刚度就能够改变其固有频率，以实现减振目的。

上述内衬、外壳与底板之间，均填充有阻尼层，采取此类分离式的底板结构，既可起到减振作用、同时也可满足与车顶安装座连接时的强度要求，且可保证减振连接装置整体在工艺生产上的可行性。

考虑到行车安全问题、以及减少高速行驶过程中受到的空气阻力、提高减振连接装置的应力强度，可采取的进一步改进措施是，

所述的外壳具有流线型的、沿垂向倾斜的喇叭式锥台外型的整体结构，其垂向倾角在30～70°之间。

为确保即使阻尼层失效的情况下，也不会导致减振连接装置内部结构的分离，所述内衬底部的最大外径大于外壳顶部的最小内径。

为改善受电系统所受的气动阻力，在垂向上，所述外壳的顶部外径小于其底部外径。

受电系统以垂向拉力为主而受到各个方向上的交变载荷，上述上小下大的喇叭式锥台外型可在各个方向上均对受电系统起到减振作用。

为方便减振连接装置与受电弓与车顶安装座之间的安装连接，可在内衬垂向下方、内衬与阻尼层、底板之间形成中空的空腔；

在内衬上设置有用于连接受电弓的螺孔；

在外壳、底板上设置有用于连接车顶安装座的螺孔。

采用螺栓连接时，可先将减振连接装置与受电弓进行组装，然后再安装到车顶安装座上，以方便安装和更换。

另外可通过螺栓反向地连接内衬与受电弓，以及外壳、底板和车顶安装座。将螺栓进行反向安装，有利于在内衬的底部螺接处进行防松处理，以防止螺栓松动。

在主要材料为橡胶的基础上，所述阻尼层还包括有通过硫化工艺而粘连、嵌套于橡胶中的金属板材，以有效地增强阻尼层自身兼顾刚性与弹性要求。

基于相同的设计角度，所述阻尼层还可包括有通过硫化工艺而粘连、嵌套于橡胶中的金属丝等加强材料。

基于上述发明构思和车顶受电系统减振连接装置结构的改进，本发明同时实现了下述减振连接方法：

在受电弓与车顶安装座垂向之间安装一减振连接装置，该减振连接装置包括有选用金属材料的内衬、外壳和底板；

在减振连接装置的刚性结构之间，通过浇注、硫化工艺而填充有用于粘接并进行密封处理的阻尼层，从而通过阻尼层改变减振连接装置的振动频率，并改变受电弓与车顶安装座之间为弹性连接。

进一步地改进方案分别是，所述外壳的整体结构为流线型、沿垂向倾斜的喇叭式锥台，其垂向倾角在30～70°之间。

所述内衬底部的最大外径大于外壳顶部的最小内径，以防止内衬从外壳中脱出。

在垂向上，所述外壳的顶部外径小于其底部外径。

在内衬垂向下方、减振连接装置具有中空的空腔；通过螺栓反向地连接内衬与受电弓，反向地连接外壳、底板与车顶安装座。

通过浇注、硫化工艺，一次性加工出具有整体结构的减振连接装置，并在橡胶中粘连、嵌套有金属板材。

或是通过浇注、硫化工艺，一次性加工出具有整体结构的减振连接装置，并在橡胶中粘连、嵌套有金属丝。

综上内容，所述车顶受电系统减振连接装置及其方法具有以下优点与有益效果：

1、通过改变受电弓系统与车顶连接之间的共振频率，有效地减小向车体传递的机械振动、从而提高弓网间的性能匹配、受流稳定性与减振效果。

2、通过减小向车体传递的机械振动，以降低客室内环境的噪声、提高乘坐舒适性。

3、能够降低减振连接结构的空气阻力、提高受电系统安全使用与拆装操作性能。

4、通过改变受电系统的振动频率，能够有效地提高弓网间的匹配、增加受流稳定性。

5、可保证减振连接装置能够承受受电系统所带来的各个方向上的变载荷，从而降低拉应力向车体的传播。

6、能够即使阻尼层失效也不会导致减振连接装置内外结构的分离，以确保行车安全。

7、采用螺栓连接可实现受电系统与减振连接装置在车下进行预组装，然后再整体上车组装，方便安装和更换。

附图说明

现结合下述附图对本发明做进一步地说明。

图1是所述减振连接装置的结构示意图；

图2是与车体、受电弓连接的示意图；

图3至图5是减振连接装置的剖面示意图；

如图1至图5所示，受电弓1，车顶安装座2，内衬3，外壳4，底板5，阻尼层6，空腔7，螺孔8，金属板材9，金属丝10。

具体实施方式

实施例1，如图1至图5所示，所述的车顶受电系统减振连接装置，垂向地连接在受电弓1与车顶安装座2之间。

其中，主要包括有内衬3、外壳4、底板5和阻尼层6，内衬3连接受电弓1，外壳4和底板5连接车顶安装座2。

内衬3、外壳4均采用铝合金铸件结构，底板5是铝合金板材。

如图3所示，在内衬3、外壳4与底板5相互之间，均填充有通过硫化工艺进行粘接密封的、含有橡胶材料的阻尼层6。

如图4所示，在阻尼层6中包括通过硫化工艺而粘连、嵌套于橡胶中的金属板材9。

如图5所示，在阻尼层6中包括有通过硫化工艺而粘连、嵌套于橡胶中的金属丝10。

如图1所示，外壳4具有流线型的、沿垂向倾斜的喇叭式锥台外型的整体结构，其垂向倾角在30～70°之间。

所述内衬3的底部最大外径大于外壳4顶部的最小内径。在垂向上，所述外壳4的顶部外径小于其底部外径。

在外壳4、底板5上设置有用于连接车顶安装座2的螺孔8。通过螺栓反向地连接外壳、底板与车顶安装座。

如图3至图5所示，在内衬3垂向下方、内衬3与阻尼层6、底板5之间形成中空的空腔7；在内衬3上设置有用于连接受电弓1的螺孔8。通过螺栓反向地连接内衬3与受电弓1。

结合上述附图与减振连接装置的具体结构，可实现下述车顶受电系统减振连接方法：

在受电弓1与车顶安装座2垂向之间安装一减振连接装置，该减振连接装置包括有选用金属材料的内衬3、外壳4和底板5；

在减振连接装置的刚性结构之间，通过浇注、硫化工艺而填充有用于粘接并进行密封处理的阻尼层6，从而通过阻尼层6改变减振连接装置的振动频率，并改变受电弓1与车顶安装座2之间为弹性连接。

在受电弓1与车顶安装座2之间采取上述非刚性连接，受电系统可削弱和吸收所受到的各个方向空气阻力所产生的振动，避免受电系统产生刚性抗力，使得受电弓1的振动和电网的振动频率更加吻合，提高公网的匹配关系和受流稳定性。

外壳4、内衬3和底板5均采用强度较高的金属材料，阻尼层6与此类刚性部件通过浇注、一体硫化而加工成，可有效地减小受电系统产生的振动向车体方向的传播，起到减振降噪的作用。

通过减小受电系统振动、受电弓区域的空气阻力，可将外壳4的整体结构设计为流线型、沿垂向倾斜的喇叭式锥台，其垂向倾角在30～70°之间。

所述内衬3底部的最大外径大于外壳4顶部的最小内径，以防止内衬3从外壳4中脱出。

在垂向上，所述外壳4的顶部外径小于其底部外径。

在内衬3垂向下方、减振连接装置具有中空的空腔7；通过螺栓反向地连接内衬3与受电弓1，反向地连接外壳4、底板5与车顶安装座2。

通过浇注、硫化工艺，一次性加工出具有整体结构的减振连接装置，并在橡胶中粘连、嵌套有金属板材9。

通过浇注、硫化工艺，一次性加工出具有整体结构的减振连接装置，并在橡胶中粘连、嵌套有金属丝10。

如上所述，结合附图和实施例所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据上述技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种车顶受电系统减振连接装置实现的减振连接方法，其特征在于：在受电弓(1)与车顶安装座(2)垂向之间安装一减振连接装置，该减振连接装置包括有选用金属材料的内衬(3)、外壳(4)和底板(5)；

在减振连接装置的刚性结构之间，通过浇注、硫化工艺而填充有用于粘接并进行密封处理的阻尼层(6)，从而通过阻尼层(6)改变减振连接装置的振动频率，并改变受电弓(1)与车顶安装座(2)之间为弹性连接。

2.根据权利要求1所述的车顶受电系统减振连接装置实现的减振连接方法，其特征在于：所述外壳(4)的整体结构为流线型、沿垂向倾斜的喇叭式锥台，其垂向倾角在30～70°之间。

3.根据权利要求2所述的车顶受电系统减振连接装置实现的减振连接方法，其特征在于：所述内衬(3)底部的最大外径大于外壳(4)顶部的最小内径，以防止内衬(3)从外壳(4)中脱出。

4.根据权利要求3所述的车顶受电系统减振连接装置实现的减振连接方法，其特征在于：在垂向上，所述外壳(4)的顶部外径小于其底部外径。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的车顶受电系统减振连接装置实现的减振连接方法，其特征在于：在内衬(3)垂向下方、减振连接装置具有中空的空腔(7)；

通过螺栓反向地连接内衬(3)与受电弓(1)，反向地连接外壳(4)、底板(5)与车顶安装座(2)。

6.根据权利要求5所述的车顶受电系统减振连接装置实现的减振连接方法，其特征在于：通过浇注、硫化工艺，一次性加工出具有整体结构的减振连接装置，并在橡胶中粘连、嵌套有金属板材(9)。

7.根据权利要求6所述的车顶受电系统减振连接装置实现的减振连接方法，其特征在于：通过浇注、硫化工艺，一次性加工出具有整体结构的减振连接装置，并在橡胶中粘连、嵌套有金属丝(10)。