CN103373368A - 缓冲器及铁路货车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种缓冲器及铁路货车，其中包括：箱体，具有腔体，所述腔体的顶部敞开；弹性组件，包括弹性阻尼体和复原弹簧，所述弹性阻尼体设置在所述腔体底部，所述复原弹簧设置在所述弹性阻尼体的顶部，所述弹性阻尼体为变刚度弹性阻尼体；摩擦组件，由所述弹性阻尼体和所述复原弹簧支撑，所述摩擦组件伸出所述腔体顶部；其中，所述箱体的底部和摩擦组件的顶部用于分别与待缓冲部件接触。上述技术方案中，采用弹性阻尼体，弹性阻尼体能够提供较饱满的力特性和较好的缓冲效果，且选材广泛，可以通过选择合适的阻尼介质，来使得弹性阻尼体的力特性满足要求。

Description

缓冲器及铁路货车

技术领域

本发明涉及机械结构技术，尤其涉及一种缓冲器及铁路货车。

背景技术

牵引缓冲装置是铁路货车的重要部件，它用于设置在两节车辆之间。在铁路货车运行过程中，牵引缓冲装置用于传递牵引力或冲击力。

下面介绍缓冲器的结构。参见图1，图1为现有缓冲器的半剖示意图。缓冲器包括箱体1、弹簧组件2和摩擦组件3。以MT-2型缓冲器为例，其中，箱体1具有腔体11，腔体11的顶部敞开；弹簧组件2设置在腔体11的底部；摩擦组件3设置在腔体11的上部。弹簧组件2包括设置在腔体11底部且位于缓冲器中轴线上的内圆弹簧21、围绕在内圆弹簧21周向的外圆弹簧22、围绕在外圆弹簧22周向的角弹簧23、以及位于内圆弹簧21上方的复原弹簧24。摩擦组件3包括由弹簧组件2支撑的支撑座31、设置在支撑座31上方的动板32、设置在动板32两侧的外固定板33和固定斜板34、设置在弹簧组件2中轴线上的中心楔块35、以及夹设在中心楔块35和固定斜板34之间的第一楔块36。

缓冲器传递两种运动的力，一种是牵引力，另一种是冲击力。传递牵引力的过程如下：铁路货车上的从板将牵引力传递至中心楔块35、中心楔块35将牵引力传递至第一楔块36、然后经第一楔块36传递至固定斜板34和支撑座31、然后传递至弹簧组件2，到达箱体1的底部。传递冲击力的过程如下：外部冲击力传递到动板32、然后传递至固定斜板34和外固定板33，然后到达箱体1的侧壁。

现有的缓冲器存在以下问题，现有缓冲器中弹簧组件的性能是由弹簧的刚度和尺寸决定的，现有弹簧组件的最大阻抗力设置不超过2500KN，该性能指标只能满足轴重小于25吨的铁路货车的运输要求，不能满足轴重在25吨以上铁路货车的运输要求。

发明内容

本发明提供一种缓冲器及铁路货车，用于优化现有缓冲器的结构，使其能够满足轴重在25t以上的铁路货车的运输要求。

本发明提供了一种缓冲器，其中，包括：

箱体，具有腔体，所述腔体的顶部敞开；

弹性组件，包括弹性阻尼体和复原弹簧，所述弹性阻尼体设置在所述腔体底部，所述复原弹簧设置在所述弹性阻尼体的顶部，所述弹性阻尼体为变刚度弹性阻尼体；

摩擦组件，由所述弹性阻尼体和所述复原弹簧支撑，所述摩擦组件伸出所述腔体顶部；

其中，所述箱体的底部和摩擦组件的顶部用于分别与待缓冲部件接触。

如上所述的缓冲器，优选的是，所述弹性组件还包括：

主弹簧，围设在所述弹性阻尼体的周向，所述主弹簧的弹力方向与所述箱体的高度方向一致。

如上所述的缓冲器，优选的是，所述摩擦组件包括：

支撑座，由所述弹性阻尼体支撑，位于所述复原弹簧的外侧；

动板，设置在所述支撑座上，邻近所述箱体的内壁侧设置；

固定斜板，固定在所述动板远离所述箱体的一侧；

中心楔块，由所述复原弹簧支撑；

第一楔块，夹设在所述中心楔块和所述固定斜板之间。

如上所述的缓冲器，优选的是，所述动板和所述箱体之间夹设有外固定板。

如上所述的缓冲器，优选的是，

所述中心楔块和第一楔块之间的接触面为第一斜面，所述第一斜面与水平面的夹角介于35°-50°；和/或

所述第一楔块与所述固定斜板之间的接触面为第二斜面，所述第二斜面与竖直面的夹角介于3°-6°；和/或

所述第一楔块与所述支撑座之间的接触面为第三斜面，所述第三斜面与水平面的夹角介于20°-30°。

如上所述的缓冲器，优选的是，

所述支撑座、动板、固定斜板、中心楔块以及第一楔块都经过热处理且表面硬度不小于45HRC。

如上所述的缓冲器，优选的是，

所述固定斜板与所述动板和所述第一楔块之间分别夹设有耐磨条。

如上所述的缓冲器，优选的是，

所述外固定板和所述动板之间设置有导向挡肩，所述导向挡肩用于使所述动板与所述箱体之间保持有缝隙。

如上所述的缓冲器，优选的是，

所述导向挡肩为凸块，所述凸块的数量为两块，两块所述凸块相对固定在所述外固定板的边缘上且朝向同方向凸起。

如上所述的缓冲器，优选的是，

所述箱体由铸钢铸造成型；所述箱体的上部呈直筒状，下部呈腰鼓状。

本发明还提供了一种铁路货车，其中，包括本发明任意提供的缓冲器。

上述技术方案中，采用弹性阻尼体，弹性阻尼体能够提供较饱满的力特性和较好的缓冲效果，且选材广泛，可以通过选择合适的阻尼介质，来使得弹性阻尼体的力特性满足要求。

附图说明

图1为现有缓冲器的半剖示意图；

图2a为本发明实施例提供的缓冲器的结构示意图；

图2b为图2a的局部放大示意图；

图2c为图2a的左视图的局部剖视图；

图2d为图2a中的弹性阻尼体的力特性曲线；

图2e为本发明实施例提供的缓冲器的导向挡肩结构示意图；

图2f为本发明实施例提供的缓冲器的箱体结构示意图；

图2g为图2f的全剖视图。

具体实施方式

参见图2a-图2c，本发明实施例一提供一种缓冲器，其中包括箱体4、弹性组件5和摩擦组件6。箱体4具有腔体41，所述腔体41的顶部敞开；弹性组件5包括弹性阻尼体51和复原弹簧52，弹性阻尼体51设置在腔体41底部，复原弹簧52设置在弹性阻尼体51的顶部，弹性阻尼体51为变刚度弹性阻尼体51；摩擦组件6由弹性阻尼体51和复原弹簧52支撑，摩擦组件6伸出腔体41顶部；其中，箱体4的底部和摩擦组件6的顶部用于分别与待缓冲部件接触。摩擦组件6可采用现有技术中的结构。此处，弹性阻尼体51的形状为一圆柱凸台，但不限于此。

参见图2d，示意的是弹性阻尼体51的力特性曲线，其中横坐标为弹性阻尼体51的挠度X，纵坐标为弹性阻尼体51受到的力F。进程曲线包容的面积越大，弹性阻尼体的缓冲性能越好，提供的力特性曲线越饱满，能帮助缓冲器实现较大的缓冲能力，能够消耗更多的缓冲力；进程曲线和回程曲线之间夹设的包容的面积越大说明弹性阻尼体的缓冲效率越好，能够提高缓冲器缓冲外部冲击能量的效率。弹簧组件的刚度不变，所以弹簧组件的力特性曲线为一斜线，进程曲线和回程曲线基本是重合的，所以难以满足缓冲较大冲击能量和较高缓冲效率的使用要求。

上述技术方案中，采用变刚度的弹性组件来代替现有缓冲器上的弹簧组件。现有的弹簧组件包括位于缓冲器中轴线上的内圆弹簧、围绕在内圆弹簧周向的外圆弹簧以及围绕在外圆弹簧周向的角弹簧。弹簧的性能参数改善只能通过改变材料或改变弹簧尺寸的方式实现，目前不存在能够满足缓冲器的性能要求且符合安装尺寸要求的弹簧组件。采用弹性阻尼体的优点在于，弹性阻尼体能够提供较饱满的力特性和较好的缓冲效果，且选材广泛，可以通过选择合适的阻尼介质，来使得弹性阻尼体的力特性满足要求。弹性阻尼体的材质比如为聚有机硅氧烷、有机树脂、液压油等流体或类似流体的物质。

参见图2a，进一步地，弹性组件5还包括主弹簧53，主弹簧53围设在弹性阻尼体51的周向，主弹簧53的弹力方向与箱体4的高度方向一致。实际应用中，若将弹性阻尼体51的进程曲线和回程曲线之间围设的面积足够大，可以不再使用主弹簧53。使用主弹簧53的好处在于，可以降低弹性阻尼体51的制造和选材难度。

参见图2a，摩擦组件6可包括支撑座61、动板62、固定斜板63、中心楔块64以及第一楔块65。上述各部件之间的位置连接关系如下：支撑座61由弹性阻尼体51支撑，位于复原弹簧52的外侧；动板62设置在支撑座61上，邻近箱体4的内壁侧设置；固定斜板63固定在动板62远离箱体4的一侧；中心楔块64由复原弹簧52支撑；第一楔块65夹设在中心楔块64和固定斜板63之间。此处，摩擦组件6中各部件可采取现有技术中各部件的结构，以减小整个缓冲器的制造成本。

参见图2a，可选地，动板62和箱体4之间可夹设外固定板66，设置外固定板66可使得动板62便于安装和定位。

参见图2c，在箱体4和中心楔块64之间需要安装预缩短销9，将缓冲器的整体高度缩短，以满足缓冲器能够顺利的安装在车辆上。

参见图2a，本实施例中优选的是，摩擦组件6中各部件之间相对位置关系如下设置：中心楔块64和第一楔块65之间的接触面为第一斜面67，第一斜面67与水平面的夹角α介于35°-50°；和/或第一楔块65与固定斜板63之间的接触面为第二斜面68，第二斜面68与竖直面的夹角β介于3°-6°；和/或第一楔块65与支撑座61之间的接触面为第三斜面69，第三斜面69与水平面的夹角γ介于20°-30°。

本实施例中，以同时采用上述参数示意，但不限于此。实践表明，采用上述安装角度后，缓冲器的缓冲性能和传递载荷的能力能承受25t、27t、30t及以上轴重的铁路货车编组10000t、15000t、20000t及以上铁路货车的重载运输运用要求。

此处，为了保证缓冲器的性能，支撑座61、动板62、固定斜板63、中心楔块64以及第一楔块65都经过热处理且表面硬度不小于45HRC。

参见图2a，为了防止固定斜板63与动板62之间的摩擦面以及固定斜板63与第一楔块65之间的摩擦面在超大载荷作用下非正常磨耗，具体地，固定斜板63与动板62和所述第一楔块65之间分别夹设有耐磨条7。

参见图2e，为了防止动板62的侧面与箱体4的内壁之间出现摩擦，参见图2，可选地，外固定板66和动板62之间设置有导向挡肩，导向挡肩用于使动板62与箱体之间保持有缝隙。此处，导向挡肩可以为凸块8或挡条，但不限于此。

参见图2e，导向挡肩的优选实现方式如下：导向挡肩为凸块8，凸块8的数量为两块，两块凸块8相对固定在外固定板66的边缘上且朝向同方向凸起。实际应用中，外固定板66的边缘尺寸可以设置的比动板62大，两块凸块8相互配合作用，以限制动板62相对于外固定板66的位置，使动板62与箱体之间保持有缝隙，避免动板62直接与箱体4的内壁接触。

参见图2f和图2g，为了使箱体4应能够传递较大的工作载荷和极限载荷的冲击，且使得箱体4具有良好的工艺性和可靠性，本实施例中，箱体4由铸钢铸造成型；箱体4的上部呈直筒状，下部呈腰鼓状。此处，可选地，箱体4内部设置有传递载荷的凸肩10，以保证外部的作用力能够通过摩擦组件合理地传递至箱体4的底部。

上述技术方案中，缓冲器外形简洁大方；以使用在轴重为25t的铁路货车上的而言，缓冲器质量轻，低于150kg；且缓冲器中的部分部件可采用现有缓冲器中的部件，可以有效地利用既有资源；便于批量生产，具有良好的社会效益和经济效益，可满足我国铁路重载运输的运用要求。另外，上述缓冲器具有良好的强度储备，能够传递较大的纵向冲击载荷，具有良好的安全性和可靠性。

本发明实施例又提供一种铁路货车，其中，包括本发明任意实施例所提供的缓冲器。

上述技术方案中，由于铁路货车上使用了本发明任意实施例所提供的缓冲器，缓冲器具有良好的强度储备，能够传递较大的纵向冲击载荷，所以铁路货车具有良好的牵引性能和抗冲击性能。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种缓冲器，其特征在于，包括：

箱体，具有腔体，所述腔体的顶部敞开；

弹性组件，包括弹性阻尼体和复原弹簧，所述弹性阻尼体设置在所述腔体底部，所述复原弹簧设置在所述弹性阻尼体的顶部，所述弹性阻尼体为变刚度弹性阻尼体；

摩擦组件，由所述弹性阻尼体和所述复原弹簧支撑，所述摩擦组件伸出所述腔体顶部；

其中，所述箱体的底部和摩擦组件的顶部用于分别与待缓冲部件接触。

2.根据权利要求1所述的缓冲器，其特征在于，所述弹性组件还包括：

主弹簧，围设在所述弹性阻尼体的周向，所述主弹簧的弹力方向与所述箱体的高度方向一致。

3.根据权利要求1或2所述的缓冲器，其特征在于，所述摩擦组件包括：

支撑座，由所述弹性阻尼体支撑，位于所述复原弹簧的外侧；

动板，设置在所述支撑座上，邻近所述箱体的内壁侧设置；

固定斜板，固定在所述动板远离所述箱体的一侧；

中心楔块，由所述复原弹簧支撑；

第一楔块，夹设在所述中心楔块和所述固定斜板之间。

4.根据权利要求3所述的缓冲器，其特征在于，所述动板和所述箱体之间夹设有外固定板。

5.根据权利要求3所述的缓冲器，其特征在于，

所述中心楔块和第一楔块之间的接触面为第一斜面，所述第一斜面与水平面的夹角介于35°-50°；和/或

所述第一楔块与所述固定斜板之间的接触面为第二斜面，所述第二斜面与竖直面的夹角介于3°-6°；和/或

所述第一楔块与所述支撑座之间的接触面为第三斜面，所述第三斜面与水平面的夹角介于20°-30°。

6.根据权利要求3所述的缓冲器，其特征在于，

所述支撑座、动板、固定斜板、中心楔块以及第一楔块都经过热处理且表面硬度不小于45HRC。

7.根据权利要求3所述的缓冲器，其特征在于，

所述固定斜板与所述动板和所述第一楔块之间分别夹设有耐磨条。

8.根据权利要求4所述的缓冲器，其特征在于，

所述外固定板和所述动板之间设置有导向挡肩，所述导向挡肩用于使所述动板与所述箱体之间保持有缝隙。

9.根据权利要求8所述的缓冲器，其特征在于，

所述导向挡肩为凸块，所述凸块的数量为两块，两块所述凸块相对固定在所述外固定板的边缘上且朝向同方向凸起。

10.根据权利要求1所述的缓冲器，其特征在于，

所述箱体由铸钢铸造成型；所述箱体的上部呈直筒状，下部呈腰鼓状。

11.一种铁路货车，其特征在于，包括权利要求1-10任一所述的缓冲器。

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