CN103523038A - 一种用于机车二系悬挂的应急弹簧 - Google Patents

Abstract

一种用于机车二系悬挂的应急弹簧，连接件将上盖板和下底座连接起来，将金属橡胶减振件限制在其中施加预压缩，且上盖板和小底座之间存在一定的空间距离，该距离即应急弹簧在垂直方向的最大变形距离，提供垂直方向的限位止挡。同时作为连接件的螺栓直径小于其通过孔的直径，为应急弹簧提供一定的水平方向限位止挡功能。本发明解决了用于机车的二系悬挂的应急弹簧期待的具有预压缩，且在水平和垂直方向均具备限位止挡功能；通过对上盖板和下底座的外形进行合理配置，对螺杆、通孔、椭圆槽等处的尺寸进行调节，即可方便地调节应急弹簧的预压缩量和限位止挡距离。本发明结构简单，加工、装配和维护等作业都很方便简单。

Description

一种用于机车二系悬挂的应急弹簧

技术领域

    本发明属于机车悬挂减振技术领域，具体涉及一种用于机车二系悬挂的应急弹簧。

背景技术

应急弹簧与空气弹簧系统并联安装在机车的车体与构架之间，属于车辆的二系悬挂减振元件，和空气弹簧一起承受车体的载荷。车辆在正常运行时，空气弹簧系统承受车体的垂向载荷、刹车和制动时的纵向载荷以及车辆过弯道曲线时产生的横向载荷，应急弹簧处于悬空状态，不承受任何外界的载荷。当空气弹簧系统的气囊失效后，车体高度下降，此时应急弹簧与构架的对磨面接触，代替空簧系统承受车体的各个方向的载荷，直到空簧系统修复，应急弹簧又会继续处于悬空状态。

空气弹簧失效应急弹簧处于工作状态时，车体与空气弹簧的辅助簧上端板之间的间隙较小，为避免车体与空气弹簧辅助簧上端板接触，需要应急弹簧具有大的垂向刚度和小的变形量，同时需要在垂向方向进行止挡限位。因空气弹簧具有很小的水平刚度和大的水平位移，所以应急弹簧还需要在水平方向实现止挡限位，耐磨板的存在保证应急弹簧在发生水平位移时通过打滑来保证橡胶的安全性，提高应急弹簧的可靠性。

现有应用最为普遍的应急弹簧，由上下两块金属端板和若干金属隔板与橡胶硫化而成，通过螺栓连接为一体，底部安装耐磨板，即成为橡胶金属相结合的整体式弹性减振件，这样的结构不带任何预压缩载荷和止挡限位功能，其优点是性能能基本满足各种工况的使用，生产工序相对简单。但其也具有显著的缺点：装车前无预压缩载荷，当空气弹簧的橡胶气囊失效之时，应急弹簧在空载载荷下刚度小变形大，易导致空气弹簧的橡胶气囊顶板与其辅助弹簧的耐磨板接触产生摩擦，从而不能满足车辆动力学要求，影响车辆运行的舒适性。不带止挡限位功能，若承受的载荷过大，应急弹簧的橡胶部分因载荷大而导致应变过大，容易产生橡胶裂纹等缺陷，从而导致应急弹簧失效。公开号为CN201747838U的中国专利在设计上考虑了止挡限位功能，但是各部件在装车时并未固定在一起，完全不具有所期待的预压缩功能，而其限位功能也要装车后才能实现。

然而随着机车车辆技术的发展，特别是高铁动车组、城轨、地铁和低地板车技术的发展，对机车运行时的安全和舒适等发明都有了更高的要求，这就需要应急弹簧更好地满足车辆的动力学要求，即在空载下具有大刚度，在大载荷下具有全方位的止挡限位功能。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种用于机车二系悬挂的应急弹簧，使得应急弹簧在空载下具有大的垂向刚度，还能实现大载荷下在垂直和水平方向全方位的止挡限位功能。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于机车二系悬挂的应急弹簧，包括上盖板、下底座以及位于上盖板和下底座之间的金属橡胶减振件，其特征在于：所述上盖板、下底座与金属橡胶减振件通过连接件固定在一起，并对金属橡胶减振件施加一定的预压缩；所述金属橡胶减振件呈V形、倒V形或者圆锥形布置；上盖板和下底座与金属橡胶减振件的上下端板分别接触，其接触面外形互相配合；空载状态下上盖板和下底座之间存在的空隙为应急弹簧在垂直方向的最大变形量。

本发明的一种优选方式，所述连接件为垂直设置的螺栓；上盖板和下底座中心处相应位置设置有通孔，所述螺栓将上盖板、金属橡胶减振件和下底板固定连接在一起；通过对螺栓施加的拧紧力给金属橡胶减振件施加预紧力，应急弹簧空载时上盖板的下边沿与下底板的上边沿之间的距离为应急弹簧的垂直方向最大变形距离；所述通孔的直径大于螺栓的直径，为应急弹簧水平各方向提供限位止挡。

本发明的另一种优选方式，所述连接件为水平设置的螺栓；所述金属橡胶减振件呈V形或者倒V形布置；上盖板两侧板上设置长轴在垂直方向的椭圆槽，下底座相应位置设置通孔；螺栓穿过椭圆槽和通孔将金属橡胶减振件固定在上盖板和下底座之间，给金属橡胶减振件施加预紧力；椭圆的长轴方向距离为应急弹簧垂直方向的最大变形距离；所述通孔的直径大于螺栓的直径，为应急弹簧水平方向提供限位止挡。

进一步地，所述金属橡胶减振件为呈V形或者倒V形布置的两个独立个体。

进一步的，所述金属橡胶减振件由上下端板、弹性橡胶体与金属隔板硫化连接为一体；所述弹性橡胶体为单层和多层橡胶体结构，各层橡胶体之间设置有金属隔板。

进一步地，所述下底板的下面设置耐磨板，通过沉头螺钉将耐磨板和下底板固定在一起，所述耐磨板的材料摩擦系数低于0.2。

本发明的主要有益效果在于：1、本发明解决了用于机车的二系悬挂的应急弹簧期待的具有预压缩，且在水平和垂直方向均具备限位止挡功能；2、本发明通过对上盖板和下底座的外形进行合理配置，对螺杆、通孔、椭圆槽等处的尺寸进行相应的调节，既可方便地调节应急弹簧的预压缩量，也可以调整限位止挡的距离；3、本发明结构简单，加工、装配和维护等作业都很方便简单。 

附图说明

图1 实施例1之主视图；

图2实施例1之仰视图；

图3实施例2之主视图；

图4实施例2之仰视图；

图5实施例3之主视图。 

图中：1-上盖板；2-下底座；3-金属橡胶减振件；301-金属橡胶弹簧上端板；302-金属橡胶弹簧的下端板；303-弹性橡胶体；304-金属隔板；4-螺栓；5-螺母；6-通孔；7-耐磨板；8-椭圆槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

实施例1

如图1和图2所示，本发明所述用于机车二系悬挂的应急弹簧，主要由上盖板1、下底座2以及位于上盖板和下底座之间的金属橡胶减振件3组成。金属橡胶减振件由两个独立的长方形金属橡胶弹簧组成，为上下端板、弹性橡胶体303与金属隔板304硫化连接为一体的结构，呈倒V字形布置。上盖板的下侧与金属橡胶弹簧的上端板301接触，下底座的上侧与金属橡胶弹簧的下端板302接触，为了使得接触紧密，上盖板和下底座相应位置设置了与金属橡胶减振件上下端面相适应的接触部。如图1所示，上盖板的下侧和下底座的上侧分别对称设置成斜面状，实现与V字形布置的金属橡胶减振件的配合安装。

上盖板和下底座中心处相应位置设置有螺栓通孔6，长螺栓4穿过通孔6，将上盖板1、金属橡胶减振件3和下底座2串联装配在一起用螺母5固定拧紧；通过对螺栓4施加的拧紧力给金属橡胶减振件3施加预紧力，满足在空载下的大刚度小变形的性能要求；装配完毕，上盖板的下边沿与下底板的上边沿之间有一空隙，其距离H1为应急弹簧的垂直方向最大变形距离；供螺栓通过的通孔的直径大于螺栓的直径，该空隙间距为H2，为应急弹簧在水平各方向的最大变形量，提供限位止挡。

下底座底面对称设置沉孔用来安装耐磨板7，耐磨板用沉头螺钉固定安装的下底座底部，材料摩擦系数低于0.2。上盖板上加工螺丝孔，以便将所述应急弹簧安装到车体上。

如图1所示，呈近似倒置的V字形布置的二个金属橡胶减振件的上下端板分别与应急弹簧的上盖板和下底板紧密接触，在应急弹簧空载的状态下，金属橡胶减振件的侧面与水平方向具有一定的夹角。通过螺栓拧紧对金属橡胶减振件的预压缩实现在空载下的大刚度小变形，当变形位移达到H1后，在大载荷下应急弹簧的二个金属橡胶减振件的侧面在剪切压力作用下处于水平状态，应急弹簧不再产生变形，从而保护金属橡胶减振件不会因应变过大而导致橡胶裂纹等缺陷的产生；当应急弹簧承受水平变形位移达到H2时，螺栓与下底座的内孔壁接触，金属橡胶减振件达到最大水平变形，其余水平变形通过耐磨板与构架上的对磨板形成滑动摩擦而实现；当水平力很大，或车辆需要实现较大水平变形时，通过耐磨板，克服摩擦力，实现应急弹簧与构架产生滑动摩擦，从而保护应急弹簧不承受大的水平力，且满足车辆运行要求。通过调节间隙H1来调节要求发生垂向限位止挡的位移；通过调节间隙H2来调节产品的水平最大形变量。

上盖板与下底座之间的空间间隙H1可通过上盖板与下底座的结构进行调整，也可通过螺栓拧紧力大小进行调整。螺栓与下底座之间的空间间隙H2可通过螺栓的型号以及下底座内孔的大小进行调整。

实施例2

如图3和图4所示为本发明的另外一种实施方式，该实施方式和实施例1类似，不同之处仅仅在于所述金属橡胶减振件3为整体式的、外形近似截去锥顶、内空的圆锥形，圆锥的内壁和外表面为金属橡胶弹簧端板，与多层弹性橡胶体和金属隔板硫化成一体。为了与圆锥形的金属橡胶减振件相适应，下底座2上设置圆锥形凸台，上盖板1下侧设置可以容纳金属橡胶弹簧的锥形空间，螺栓4将上盖板1、弹性橡胶减振件3和下底座2连接为一个整体。在应急弹簧空载状态下，金属橡胶减振件所构成的圆锥形的上下端面（非上下端板）与水平方向形成一定的夹角。上盖板的下边沿与下底板的上边沿之间有一空隙，其距离H1为应急弹簧的垂直方向最大变形距离；供螺栓通过的通孔6的直径大于螺栓的直径，该空隙间距为H2，为应急弹簧在水平各方向的最大变形量，提供限位止挡。其工作原理与实施例1基本一致，在此不再一一赘述。

实施例3

针对本发明技术方案中提出的预压缩载荷和止挡限位方案，还有另一种方案可以实现：本实施例如图5所示，将上盖板1、金属橡胶减振件3、下底座2连接在一起的连接件为水平方向放置的长螺栓4。金属橡胶减振件同实施例1，呈V字形或者倒V字形布置的；在两侧对称地，上盖板上设置椭圆槽8，下底座上设置通孔6（也可以做相反的设置，即下底座设置椭圆槽上盖板设置通孔），长螺栓穿过通孔和椭圆槽将上盖板和下底座固定连接为一个整体，利用上盖板、下底座和金属橡胶减振件的相对尺寸，金属橡胶减振件安装在上盖板和下底座之间，并对其施加一定的预压缩，使得应急弹簧在空载状态下满足垂直方向的大刚度小变形性能要求。螺栓与椭圆槽的长轴方向，即垂直方向存在一个空间距离H1，此距离是应急弹簧在垂直方向的最大变形量。螺栓置于通孔内，其直径小于通孔直径，之间的距离差H2构成了应急弹簧水平方向的最大变形量，提供限位止挡功能。

显而易见，上述三个实施例只列举了本发明的部分可能结构，本发明的要点在于用连接件将上盖板和下底座连接起来，将金属橡胶减振件限制在其中施加预压缩，且上盖板和小底座之间存在一定的空间距离，该距离即应急弹簧在垂直方向的限位止挡。同时作为连接件的螺栓直径小于其通过孔的直径，为应急弹簧提供一定的水平方向限位功能。依据本发明的精神，还可以对它们进行多种变形，例如实施例1和实施例3的二个金属橡胶减振件可以布置成正V字形，实施例2中的圆锥形金属橡胶减振件可以倒置放置。此时只需要将上盖板和下底座与其接触部位进行适应性加工即可。

上述实施例目的在于使本领域专业技术人员可以据其了解本发明的技术方案并加以实施，并不能以其限制本专利的保护范围，凡依据本发明披露技术所作的简单变形和等效替换，均落入本发明的保护范围，本发明的保护范围以权利要求书内容为准。

Claims (6)

1.一种用于机车二系悬挂的应急弹簧，包括上盖板、下底座以及位于上盖板和下底座之间的金属橡胶减振件，其特征在于：所述上盖板、下底座与金属橡胶减振件通过连接件固定在一起，并对金属橡胶减振件施加一定的预压缩；所述金属橡胶减振件呈V形、倒V形或者圆锥形布置；上盖板和下底座与金属橡胶减振件的上下端板分别接触，其接触面外形互相配合；空载状态下上盖板和下底座之间存在的空隙为应急弹簧在垂直方向的最大变形量。

2.根据权利要求1所述的一种用于机车二系悬挂的应急弹簧，其特征在于：所述连接件为垂直设置的螺栓；上盖板和下底座中心处相应位置设置有通孔，所述螺栓将上盖板、金属橡胶减振件和下底板固定连接在一起；通过对螺栓施加的拧紧力给金属橡胶减振件施加预紧力，应急弹簧空载时上盖板的下边沿与下底板的上边沿之间的距离为应急弹簧的垂直方向最大变形距离；所述通孔的直径大于螺栓的直径，为应急弹簧水平各方向提供限位止挡。

3.根据权利要求1所述的一种用于机车二系悬挂的应急弹簧，其特征在于：所述连接件为水平设置的螺栓；所述金属橡胶减振件呈V形或者倒V形布置；上盖板两侧板上设置长轴在垂直方向的椭圆槽，下底座相应位置设置通孔；螺栓穿过椭圆槽和通孔将金属橡胶减振件固定在上盖板和下底座之间，给金属橡胶减振件施加预紧力；椭圆的长轴方向距离为应急弹簧垂直方向的最大变形距离；所述通孔的直径大于螺栓的直径，为应急弹簧水平方向提供限位止挡。

4.根据权利要求1～3任一项所述的一种用于机车二系悬挂的应急弹簧，其特征在于：所述金属橡胶减振件为呈V形或者倒V形布置的两个独立个体。

5.根据权利要求1～3任一项所述的一种用于机车二系悬挂的应急弹簧，其特征在于：所述金属橡胶减振件由上下端板、弹性橡胶体与金属隔板硫化连接为一体；所述弹性橡胶体为单层和多层橡胶体结构，各层橡胶体之间设置有金属隔板。

6.根据权利要求1～3任一项所述的一种用于机车二系悬挂的应急弹簧，其特征在于：所述下底板的下面设置耐磨板，通过沉头螺钉将耐磨板和下底板固定在一起，所述耐磨板的材料摩擦系数低于0.2。

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