CN103552566A - 漏斗车底门二级锁闭装置及漏斗车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及漏斗车底门二级锁闭装置及漏斗车，用于铁路漏斗车底门的二级闭锁；所述铁路漏斗车包括底门、一级闭锁装置；所述二级闭锁装置包括：钩部件，所述钩部件通过枢轴安装于底门之外的车体上，并能够沿着车体枢转，所述钩部件的第一侧包括导向部和锁闭部，所述锁闭部适于与所述漏斗车底门形成闭锁配合以向所述底门施加向上的提升力，所述导向部件适于引导所述钩部件与所述漏斗车底部由脱开状态进入闭锁状态；弹簧单元其一端与所述钩部件的第二侧连接，该第二侧与该第一侧分别位于所述枢轴的两侧，所述弹簧单元的另一端与底门之外的车体连接其他部分连接，用于向所述钩部件施力。通过上述方式实现二级闭锁，提高了漏斗车的安全性。

Description

漏斗车底门二级锁闭装置及漏斗车

技术领域

本发明涉及一种漏斗车底门二级锁闭装置及漏斗车，属于铁路车辆技术领域。

背景技术

对于装运矿石、煤炭等货物的铁路底开门漏斗车的底门开闭机构通常采用机械式连杆传动机构。车辆在运行过程中，底门位于车厢底部，承受货物重量。如果车辆在运行过程中发生底门打开，则货物会倾卸在线路上，造成车辆脱轨或倾翻等重大安全事故。所以，为保证车辆运行安全，底门必须设有可靠的自行锁闭方式或装置，以确保车辆在运行中底门锁闭而不会自动打开。

目前，铁路底开门漏斗车底门采用机械式连杆传动机构控制开关门，其关门状态的结构简图如图1所示。

底门主轴5安装在固定在车体上的轴承座内，与双联杠杆93固结为一体，一同在车体上的轴承座内转动。双联杠杆93与连杆92铰接，连杆92由与底门91铰接，控制底门91的开关。一组两扇底门91的自重及承载的载荷分别为G₁和G₂，推动底门自动绕其安装销转动，底门91容易出现自动打开。底门91自重及承载的载荷，通过连杆92对双联杠杆93施加力F₁和F₂，由于F₁和F₂的作用线既不同线，又偏离双联杠杆的转动中心，对双联杠杆的转动中心的力臂长度分别为e₁和e₂，对双联杠杆93的转动中心产生力矩，推动双联杠杆逆时针转动。随着推动双联杠杆93逐渐转动，底门99也随之逐渐打开。

为了防止底门91自行打开，通常的锁闭方式是：采用关门力将底门主轴95和双联杠杆93顺时针转动若干角度，同时预紧弹簧96对底门91施加预紧力，推动底门及其开闭装置转动，达到如图2所示的状态。在此状态下，底门1的自重和承载的载荷G₁和G₂仍然会推动底门自动绕其安装销转动，并通过连杆92对双联杠杆93施加力F₁和F₂。由于F₁和F₂的作用线既不同线，又偏离双联杠杆的转动中心，对双联杠杆的转动中心的力臂长度分别为e₁和e₂，对双联杠杆93产生转动力矩，推动双联杠杆93出现微小的顺时针转动后，碰到安装在双联杠杆上方的限位挡94，约束双联杠杆，使其停止继续转动，相应地阻止了底门打开，从而实现底门锁闭。

采用只有一级自锁连杆机构的底门开闭机构结构简单，但由于车辆制造公差及运用中车辆振动、变形和转动幅磨耗影响，底门开闭的连杆传动机构通常会出现加载在双联杠杆上的载荷F₁和F₂的作用线，对双联杠杆的转动中心的偏离量不足，导致双联杠杆脱离限位挡，出现自锁力不够或自锁力消除而失去锁闭作用，造成车辆在运行中发生底门自开现象，严重时发生车辆脱轨或倾翻等重大安全事故。为了避免底门装置非正常打开，提高安全性，需要增加二级锁闭装置。

为了提供进二级闭锁保护，中国专利申请200710305095.8提供了一种底门二级锁闭的方案。其是将底门主轴通过锁销与货车车架固定的方式来限制主轴的旋转从而实现二级闭锁的。这种方案的实现基于地面设施的改造，其地面设施结构较复杂，不利于用户的使用维护；同时，车辆在轨道上运行时不可避免地会左右摆动，上述申请中采用的触轮要么不能与开门斜面接触，要么压缩量过大，将锁销压弯，这两种情况均不能有效实现“二级锁闭功能”。

发明内容

本发明正是为了解决上述问题而提出的，本发明要解决的技术问题是，提供一种铁路漏斗车底门二级锁闭装置，实现铁路车底门方便可靠的二级闭锁，以防一级锁闭装置失去作用，可以独立承担锁闭功能，避免底门装置非正常打开。

本发明采用如下的技术方案来解决上述问题的：

根据本发明的第一方面，其涉及一种铁路漏斗车底门二级锁闭装置，用于铁路漏斗车底门的二级闭锁；所述铁路漏斗车包括底门、一级闭锁装置；所述二级闭锁装置包括：钩部件，所述钩部件通过枢轴安装于底门之外的车体上，并能够沿着车体枢转，所述钩部件的第一侧包括导向部和锁闭部，所述锁闭部适于与所述漏斗车底门形成闭锁配合以向所述底门施加向上的提升力，所述导向部件适于引导所述钩部件与所述漏斗车底部由脱开状态进入闭锁状态；弹簧单元其一端与所述钩部件的第二侧连接，该第二侧与该第一侧分别位于所述枢轴的两侧，所述弹簧单元的另一端与底门之外的车体连接其他部分连接，用于向所述钩部件施力。

进一步的，所述钩部件与固定于底门的挂销配合形成闭锁状态。

进一步的，所述钩部件为板钩。

进一步的，在底门关闭过程中，挂销与钩部件的导向面接触后，底门的关闭力通过导向面挂销挤压钩部件从而作枢轴转动，钩部件的转动致使拉伸弹簧单元变形后产生回弹力；当所述挂销与板钩闭锁部接触后，弹簧机构的回弹力通过挂钩的锁闭部向所述挂销施力以将闭锁部和挂销扣住。

进一步的，当解除所述二级闭锁时，通过对板钩施加旋转力以克服弹簧单元的回弹力使得所述挂销脱离所述锁闭部，从而完成解锁。

进一步的，所述弹簧单元包括滑动块、弹簧、弹簧座；所述弹簧置于所述弹簧座的套筒内；所述滑动块包括滑动块圆销和滑动体，所述滑动体可在所述套筒内滑动；弹簧座为桶状，包括导向槽、筒体和弹簧座圆销，弹簧座通过所述弹簧座圆销与弹簧单元安装座铰接；所述钩部件为杠杆式，所述钩部件的第二侧包括推拉销孔，推拉销孔通过所述弹簧单元的滑动块圆销与所述弹簧单元的滑动块铰接，以将所述底门的挂销对板钩施加的力矩传动至所述弹簧装置。

进一步的，其中该装置的接触面设置耐磨衬套。

进一步的，所述枢轴为安装销，所述安装销固定在所述底门之外的车体上；所述钩部件包括安装销孔，通过该安装销孔安装在所述安装销的圆柱面上。

根据本发明的另一个方面，其涉及一种铁路漏斗车，其包括：底门，能够绕设置于车体上的底门主轴枢转，以实现开闭；开闭动力机构，包括，安装于车架上的传动轴，和传动轴上固设的与其垂直的杠杆，所述杠杆的端部铰接有用于驱动底门开闭的连杆；一级闭锁装置，包括限位挡，当所述开闭动力机构驱动所述底门关闭后，其阻挡所述开闭动力机构旋转，以阻止底门向打开的方向转动；还包括前述的二级锁闭装置。

根据本发明的另一个方面，其涉及一种铁路漏斗车，其包括：底门，能够绕设置于车体上的底门主轴枢转，以实现开闭；一级闭锁装置，其用于限制所述底门在关闭后自动打开；其特征在于，所述漏斗车包括前述的二级锁闭装置。

本发明采用了上述钩部件和弹簧单元组合的方式之后通过直接勾住底门，阻止底门转动，从而实现底门锁闭。其结构简单，安全可靠，机构受力合理，结构简单，检查维修方便，从而能过稳固可靠地实现底门的二级闭锁。因此，该技术可大幅提高车辆底门锁闭的可靠性，更有效地防止车辆在运行中发生因底门自开自卸造成的脱轨和倾翻等重大安全事故，确保车辆运行和人员安全。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为现有技术中底门及开闭装置的机构示意图；

图2为现有技术中底门及开闭装置机构一级锁闭结构示意图；

图3为本发明实施例一中的二级锁闭装置位置示意图；

附图4为本发明实施例一中的二级锁闭装置结构示意图；

附图5为本发明实施例一中的板钩示意图；

附图6为本发明实施例一中的底门打开后，挂销与板钩脱离状态示意图；

附图7为本发明实施例一中的底门关门过程中挂销挤压板钩转动弹簧压缩状态示意图；

附图8为本发明实施例一中的底门挂销挤压板钩转动过程受力分析简图；

附图9为本发明实施例一中的底门关闭过程中挂销挤压板钩钩尖，即将进入锁闭凹槽示意图；

附图10为本发明实施例一中的底门关闭结束时，挂销进入锁闭凹槽，底门被锁闭状态示意图；

附图11为本发明实施例一中的底门锁闭状态受力分析简图；

附图12为本发明实施例一中的解除底门锁闭状态受力分析简图；

附图13为本发明实施例二的结构示意图；

附图14为本发明实施例二中的结构示意图；

附图15为本发明实施例二中的弹簧装置结构示意图；

附图16为本发明实施例二中的滑动块结构示意图；

附图17为本发明实施例二中的弹簧座结构示意图；

附图18为本发明实施例二中的板钩结构示意图；

附图19为本发明实施例二中的底门打开后挂销与板钩脱离状态示意图；

附图20为本发明实施例二中的底门关门过程中挂销挤压板钩转动弹簧压缩状态结构示意图；

附图21为本发明实施例二中的底门挂销挤压板钩转动过程受力分析图；

附图22为本发明实施例二中的底门关闭过程中挂销挤压板钩钩尖即将进入锁闭凹槽结构示意图；

附图23为本发明实施例二中的底门关闭结束时挂销进入锁闭凹槽底门被锁闭状态结构示意图；

附图24为本发明实施例二中的底门锁闭状态受力分析图；

附图25为本发明实施例二中的解除底门锁闭状态受力分析图；

附图26为本发明实施例三中的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

实施例一

如图3、4所示，本实施例中描述的铁路漏斗车底门二级锁闭装置，包括板钩1、板钩安装销2、拉伸弹簧3、弹簧座4、底门挂销5。需要说明的是，虽然本实施例中示出的例子是板钩可以理解的是，也可以不使用板钩，而采用其它形状的钩部件也能够解决本发明的技术问题。

如图5所示，板钩1为杠杆式，包括导向面11、锁闭凹槽12、安装销孔13、拉簧安装孔14。其中导向面11用于引导底门的挂销5进入锁闭凹槽12，锁闭凹槽12用于与底门的挂销5配合，保证在锁闭状态底门的挂销5始终不脱开，使底门处于锁闭状态。安装销孔13内可镶耐磨衬套以提高使用寿命，安装在板钩安装销2的圆柱面上，可以围绕板钩安装销2转动。拉簧安装孔14用于连接拉伸弹簧，将底门的挂销5对板钩1的施加的力矩传动至拉伸弹簧3，导致拉伸弹簧拉伸变形后产生回弹力，保持板钩处于力矩平衡状态。

板钩安装销2为圆柱销，其中一端的端部采用焊接、铆接、紧固件连接或其他连接方式固定在车体上，另一端采用紧固件限制板钩1的移动。柱面与板钩1的安装销孔13配合，承载板钩1传动的径向载荷。

拉伸弹簧3一端连接板钩1，另一端连接固定在车体上的弹簧座4，随着板钩1的转动引起拉伸弹簧拉伸变形后产生回弹力，平衡板钩的转动力矩，保持板钩处于力矩平衡状态。

底门的挂销5为圆柱销，圆柱面与板钩1配合，完成对底门的锁闭和解锁，传动底门对二级锁闭装置的载荷。其中一端的端部采用焊接、铆接、紧固件连接或其他连接方式固定在底门的侧面。为延长使用寿命，可在圆柱面外镶套可以更换的耐磨套，采用紧固件限制耐磨套轴向移动。圆柱面与板钩1配合，传导底门对二级锁闭装置的载荷，完成对底门的锁闭和解锁。

板钩1采用锁闭凹槽相背布置。采用拉伸弹簧的回弹力平衡板钩的转动力矩，保持底门锁闭可靠。

在底门锁闭状态，只要弹簧3的回弹力F₃大于所需弹簧最小平衡力，即可阻止底门的挂销5推动板钩1转动，保持板钩1静止不动，板钩1的锁闭凹槽12将底门的挂销5紧紧扣住，底门的挂销5不能脱离板钩1的锁闭凹槽12，能够保持对底门的锁闭，防止底门非正常打开，达到锁闭底门的目的。

综上所述，底门自重及作用在底门上的载荷通过底门挂销5向板钩1传动作用力，作用力通过板钩安装销2传至车体，作用力对板钩安装销的力矩引起弹簧拉伸变形，弹簧拉伸变形后产生的回弹力对板钩安装销2的力矩产生平衡力矩，使得各力对板钩安装销2的合力矩等于零，保持板钩处于力矩平衡状态。

采用上述二级锁闭装置的工作过程如下：

如图6所示，当底门打开时，挂销5与板钩1脱开，板钩1没有承受任何载荷，拉伸弹簧3处于自由状态，弹簧长度为自由长度。

如图7所示，在底门关闭过程中，当挂销5触碰板钩1后，底门关闭力通过挂销5挤压板钩1，推动板钩2绕板钩安装销2转动，板钩1的转动牵引拉伸弹簧拉伸变形后产生回弹力，转动致使拉伸弹簧出现拉伸变形后产生回弹力如果底门开闭机构对底门的关闭力大于最小关门力，底门开闭机构即可克服二级锁闭装置对底门的关闭阻力，将底门逐渐关闭。

底门关闭状态的受力分析参见图8。在底门关闭过程中，当挂销5触碰板钩1后，底门关闭力通过挂销5挤压板钩1，推动板钩1绕板钩安装销2转动，板钩1，保持板钩处于力矩平衡状态。

当挂销5触碰板钩1后，底门的受力为：底门开闭机构对底门的关闭力F₀，底门的自重F_G，二级锁闭装置对底门的关闭阻力F’。板钩1的导向面11对底门挂销5的圆柱面的作用力F’作用在接触点处，方向沿接触面的公法线，指向底门挂销5中心。

在底门关闭的过程中，作用于底门的力系趋近于平衡，平衡力系的合力矩等于零。

ΣM₀=F₀×L₀-F_G×L_G-F'×L₁=0..........①

式中：

ΣM₀—作用于底门上的各种力相对于底门转动中心的力矩。

F₀—底门开闭机构对底门的关闭力。

L₀—底门开闭机构对底门的关闭力相对底门旋转中心的力臂长度。

F_G—底门自重。

L_G—底门自重对底门旋转中心的力臂长度。

F'—板钩对底门挂销的作用力，是关闭底门的阻力。

L₁—板钩对底门挂销的反作用力对底门旋转中心的力臂长度。

二级锁闭装置对底门的关闭阻力F₁是由被压缩的拉伸弹簧3的回弹力F₃产生的，作用于板钩1的力系趋近于平衡，平衡力系的合力矩等于零。

ΣM₁=F₁×L₂-F₃×L₃=0................②

式中：

ΣM₁—作用于板钩上的各种力相对于板钩转动中心O₁的力矩。

F₁—底门关闭的过程中底门挂销对板钩的作用力，可以推动板钩转动。

L₂—底门挂销对板钩的作用力对板钩转动中心的力臂长度。

F₃—拉簧的回弹力。

L₃—拉簧的回弹力对板钩转动中心的力臂长度。

合并①、②，求得最小关门力：

$F_{0\min }=\frac{F_3\×L_1\×L_3+F_G\×L_G\×L_2}{L_0{\×L}_2}$ ............③

式中：

F_0min—底门关闭的过程中底门开闭装置的连杆对底门的最小推力。

F₃—拉簧的回弹力。

L₁—板钩对底门挂销的反作用力对底门旋转中心的力臂长度。

L₃—拉簧的回弹力对板钩转动中心的力臂长度。

F_G—底门自重。

L_G—底门自重对底门旋转中心的力臂长度。

L₂—底门挂销对板钩的作用力对板钩转动中心的力臂长度。

L₀—连杆对底门的推力对底门旋转中心的力臂长度。

当底门的挂销5触碰板钩1后，如果底门开闭机构对底门的关闭力大于最小关门力，底门开闭机构即可克服二级锁闭装置对底门的关闭阻力，将底门逐渐关闭。

如图9所示，底门继续逐渐关闭，底门的挂销5继续挤压板钩1，推动板钩1继续绕板钩安装销2转动，板钩1的转动牵引拉伸弹簧3不断拉伸。当底门的挂销5沿推动板钩1的导向面11滑动至板钩1的钩尖的圆弧面时，即将进入锁闭凹槽12，参见图9。

底门继续逐渐关闭，底门挂销5越过板钩1的钩尖的圆弧面后，进入锁闭凹槽12，拉伸弹簧3的回弹力驱动板钩1绕板钩安装销2转动紧紧压住底门的挂销5的圆柱面，底门的挂销5沿锁闭凹槽12的圆弧面滑动至锁闭位位置，板钩1的锁闭凹槽12将底门挂销5紧紧扣住，完成对底门的锁闭，此时底门关闭结束,参见图10。

在打开底门卸货时，首先需要解除二级锁闭装置对底门的锁闭。只要通过底门开闭装置向底门施加一个大于解除底门锁闭的最小开门力，板钩1将克服拉伸弹簧3的反弹力而发生旋转，板钩1旋转后，板钩1的锁闭凹槽12无法再扣住底门挂销5，底门挂销5从板钩1的锁闭凹槽12中脱开，底门的锁闭被完全解除，二级锁闭装置不再阻止底门的运动。

底门锁闭状态的受力分析参见图11。板钩1紧扣底门挂销5后，底门的受力为：底门上方货物重量F_W，底门自重F_G，预紧弹簧回弹力F_J。板钩1对底门挂销5的约束为光滑面约束，板钩1的锁闭凹面对底门挂销5的圆柱面的作用力F’作用在接触点处，方向沿接触面的公法线，指向底门挂销5中心。作用于底门的力系趋近平衡，平衡力系的合力矩等于零。

ΣM₀=F'×L₁-F_G×L_G-F_W×L_W-F_J×L_J=0………………④

式中：

ΣM₀—作用于底门上的各种力相对于底门转动中心O₀的力矩。

F'—板钩对底门挂销的作用力，是关闭底门的阻力。

L₁—板钩对底门挂销的反作用力对底门旋转中心的力臂长度。

F_G—底门自重。

L_G—底门自重对底门旋转中心的力臂长度。

F_W—底门上方货物重量。

L_W—底门上方货物重量对底门旋转中心的力臂长度。

F_J—预紧弹簧回弹力对底门的推力。

L_J—预紧弹簧回弹力对底门旋转中心的力臂长度。

底门上方货物重量W和底门自重G必然引起底门向下转动二将底门打开，为阻止底门打开，板钩1将固结在底门上的底门的挂销5紧紧扣住。底门的挂销5对板钩1的锁闭凹槽12的作用力F₁将推动板钩1绕板钩安装销2转动，板钩1的转动牵引拉伸弹簧拉伸变形后产生回弹力，促使作用于板钩1的力系趋近于平衡，板钩保持静止状态，平衡力系的合力矩等于零。

ΣM₁=F₁×L₂-F₃×L₃=0................⑤

式中：

ΣM₁—作用于板钩上的各种力相对于板钩转动中心O₁的力矩。

F₁—底门关闭的过程中底门挂销对板钩的束反力，可以推动板钩转动。

L₂—底门挂销对板钩的作用力对板钩转动中心的力臂长度。

F₃—拉簧的回弹力。。

L₃—拉簧的回弹力对板钩转动中心的力臂长度。

合并④、⑤，求得保持底门锁闭的所需弹簧最小平衡力：

$F_{\min _3}=\frac{(F_G\×L_G+F_W\×L_W+F_J\×L_J)\×L_2}{L_1\×L_3}$ ......⑥

式中：

F_0min—保持底门锁闭的所需弹簧最小平衡力。

F_G—底门自重。

L_G—底门自重对底门旋转中心的力臂长度。

F_W—底门上方货物重量。

L_W—底门上方货物重量对底门旋转中心的力臂长度。

F_J—预紧弹簧回弹力对底门的推力。

L_J—预紧弹簧回弹力对底门旋转中心的力臂长度。

L₂—底门挂销对板钩的作用力对板钩转动中心的力臂长度。

L₁—板钩对底门挂销的反作用力对底门旋转中心的力臂长度。

L₃—拉簧对板钩的拉力对板钩转动中心的力臂长度。

通过上述分析可知：在底门锁闭状态，只要弹簧3的回弹力F₃大于所需弹簧最小平衡力，即可阻止底门的挂销5推动板钩1转动，板钩1的锁闭凹槽12将底门的挂销5紧紧扣住，底门的挂销5不能脱离板钩1的锁闭凹槽12，能够保持对底门的锁闭，防止底门非正常打开。

由于L₁的长度大于L_G和L_W的长度，L₃的长度远大于L₂的长度，因此，F_3min的值小，即仅需要较小的弹簧回弹力就可以实现板钩1的力矩平衡，保持板钩1静止不动，达到锁闭底门的目的。

在打开底门卸货时，如图12所示，首先需要二级锁闭装置解除对底门的锁闭，即将底门的挂销5脱离板钩1的锁闭凹槽12。此工况的受力分析如图12所示。底门开闭装置对底门施加开门力F₀，在底门即将开始转动临界状态，底门仍处于平衡状态，合力矩等于零。

ΣM₀=F'×L₁-F_G×L_G-F_W×L_W-F_J×L_J-F₀×L₀=0 ⑦

式中：

ΣM₀—作用于底门上的各种力相对于底门转动中心O₀的力矩。

F'—板钩对底门挂销的作用力，是关闭底门的阻力。

L₁—板钩对底门挂销的反作用力对底门旋转中心的力臂长度。

F_G—底门自重。

L_G—底门自重对底门旋转中心的力臂长度。

F_W—底门上方货物重量。

L_W—底门上方货物重量对底门旋转中心的力臂长度。

F_J—预紧弹簧回弹力对底门的推力。

L_J—预紧弹簧回弹力对底门旋转中心的力臂长度。

F₀—底门开闭装置的连杆对底门的推力。

L₀—连杆对底门的推力对底门旋转中心的力臂长度。

板钩1的锁闭凹槽12将底门挂销5紧紧扣住时，板钩1的锁闭凹面12承受底门的挂销5压力F1，对板钩1产生的转动力矩，由弹簧12的反弹力对板钩1产生的转动力矩与之相平衡，合力矩等于零。

ΣM₁=F₁×L₂-F₃×L₃=0................⑧

式中：

ΣM₁—作用于板钩上的各种力相对于板钩转动中心O₁的力矩。

F₁—底门挂销对板钩的束反力，可以驱动板钩转动。

L₂—底门挂销对板钩的作用力对板钩转动中心的力臂长度。

F₃—拉簧的回弹力。

L₃—拉簧的回弹力对板钩转动中心的力臂长度。

合并⑦、⑧，求得解除底门锁闭的最小开门力：

$F_{0\min }=F_3\×\frac{L_1\×L_3}{L_0\×L_2}-\frac{F_W\×L_W+F_G\×L_G+F_J\×L_J}{L_0}$ ...⑨

式中：

F_0min—解除底门锁闭的最小开门力。

F₃—拉簧的回弹力。

L₁—板钩对底门挂销的反作用力对底门旋转中心的力臂长度。

L₃—拉簧的回弹力对板钩转动中心的力臂长度。

L₀—连杆对底门的推力对底门旋转中心的力臂长度。

L₂—底门挂销对板钩的作用力对板钩转动中心的力臂长度。

F_W—底门上方货物重量。

L_W—底门上方货物重量对底门旋转中心的力臂长度。

F_G—底门自重。

L_G—底门自重对底门旋转中心的力臂长度。

F_J—预紧弹簧回弹力对底门的推力。

L_J—预紧弹簧回弹力对底门旋转中心的力臂长度。

L₀—连杆对底门的牵引力对底门旋转中心的力臂长度。

由于安装本发明的二级锁闭装置增加的开门力：

$\mathrm{\Δ}{F}_{0\min }=F_3\×\frac{L_1\×L_3}{L_0\×L_2}$ ....................⑩

式中：

ΔF_0min—安装本发明的二级锁闭装置增加的开门力。

F₃—拉簧的回弹力。

L₁—板钩对底门挂销的反作用力对底门旋转中心的力臂长度。

L₃—拉簧的回弹力对板钩转动中心的力臂长度。

L₀—连杆对底门的推力对底门旋转中心的力臂长度。

L₂—底门挂销对板钩的作用力对板钩转动中心的力臂长度。

通过上述分析可知：当需要解除底门锁闭状态时，只要通过底门开闭装置向底门施加一个大于解除底门锁闭的最小开门力，板钩1将克服拉伸弹簧3的反弹力而发生旋转，板钩1旋转后，板钩1的锁闭凹槽12无法再扣住底门挂销，底门的挂销5从板钩1的锁闭凹槽12中脱开，底门的锁闭被完全解除，二级锁闭装置不再阻止底门的运动。

实施例二

如图13、14所示，本方案由弹簧装置201、板钩202、板钩安装销203、弹簧装置安装座204、挂销205等组成。弹簧装置201采用压缩弹簧，板钩202采用锁闭凹槽相对布置。参见图13和图14，该实施例二的基本工作原理、工作步骤、基本结构、受力分析、计算方法等均与实施例一相同。主要区别是板钩的安装方式不同，锁闭凹槽由相背布置改为相对布置；用于平衡底门对板钩施加的作用力的弹簧由拉伸弹簧改为压缩弹簧，弹簧的安装方式、机构的铰点位置、运动轨迹、板钩的外形等也发生相应的变化。

如图15所示，弹簧装置201为套筒结构，由滑动块21、弹簧22、弹簧座23等组成，通过滑动块21在弹簧座23内的轴向滑动实现弹簧装置的伸缩。采用压缩弹簧安装在套筒结构的弹簧机构内，用于平衡底门对板钩2施加的作用力，保持锁闭底门。滑动块21包括圆销21a和滑动体21b，参见图16。弹簧座23为圆筒状，包括：导向槽23a、筒体23b、圆销23c，参见图17。

板钩2为杠杆式，包括导向面211、锁闭凹槽212、安装销孔213、推拉销孔214等。其中导向面211用于引导底门的挂销205进入锁闭凹槽212，锁闭凹槽212用于与底门挂销5配合，保证在锁闭状态底门的挂销205始终不脱开，底门处于锁闭状态。安装销孔213套在板钩安装销203上，可以围绕板板钩安装销203转动。推拉销孔214通过圆销21a与滑动块21铰接，将底门的挂销205对板钩的施加的力矩传动至弹簧装置201。在安装销孔213和推拉销孔214内可镶耐磨衬套，参见图18。

板钩安装销203为圆柱销，其中一端的端部采用焊接、铆接、紧固件连接或其他连接方式固定在车体上，另一端采用紧固件限制板钩202的移动。柱面与板钩202的安装销孔213配合，承载板钩202传动的径向载荷。

弹簧装置安装座204采用焊接、铆接、紧固件连接或其他连接方式固定在车体上，通过弹簧座23的圆销23c与弹簧座23铰接，承载弹簧装置201传动的载荷。

底门挂销5为圆柱销，圆柱面与板钩202配合，完成对底门的锁闭和解锁，传动底门对二级锁闭装置的载荷。其中一端的端部采用焊接、铆接、紧固件连接或其他连接方式固定在底门的侧面。为延长使用寿命，可在圆柱面外镶套可以更换的耐磨套，采用紧固件限制耐磨套轴向移动。采用这种结构的弹簧单元由于套筒的存在能够提高弹力方向的稳定，同时由于套筒的保护作用弹簧能够避免外力的伤害，提高了装置的可靠性，具有突出的实质性特点和显著的进步。

如图19所示，当底门打开时，底门的挂销205与板钩202脱开，板钩202没有承受任何载荷，弹簧装置201中的弹簧22也未承受板钩的压力，弹簧22的反弹力通过滑动块21将板钩推至松弛状态，弹簧装置的两个铰点中心距最大。

参见图，在底门关闭过程中，当底门挂销205触碰板钩202后，底门关闭力通过底门的挂销205挤压板钩202，推动板钩202绕板钩安装销203转动，板钩202的转动带动弹簧装置的滑动块21的滑动，同时挤压弹簧22压缩。当底门挂销205触碰板钩202后，如果底门开闭机构对底门的关闭力大于包括锁闭装置在内的关门阻力，底门开闭机构即可推动底门逐渐关闭。

最小关门力： $F_{0\min }=\frac{F_3\×L_1\×L_3+F_G\×L_G\×L_2}{L_0{\×L}_2}$

式中：

F_0min—底门关闭的过程中底门开闭装置的连杆对底门的最小推力。

F₃—拉簧对板钩的拉力。

L₁—板钩对底门挂销5的反作用力对底门旋转中心的力臂长度。

L₃—平衡弹簧的回弹力相对板钩转动中心的力臂长度。

F_G—底门自重。

L_G—底门自重对底门旋转中心的力臂长度。

L₂—底门挂销对板钩的作用力对板钩转动中心的力臂长度。

L₀—连杆对底门的推力对底门旋转中心的力臂长度。

受力分析参见图21。

随着底门继续逐渐关闭，底门挂销205继续挤压板钩202，推动板钩202继续绕板钩安装销203转动，板钩202的转动带动弹簧装置的滑动块21的滑动，逐渐压缩弹簧22。参见图22。

当底门挂销5沿推动板钩2的导向面211滑动越过板钩202的钩尖的圆弧面后，进入锁闭凹槽212，弹簧22的回弹力驱动板钩202绕板钩安装销转动，板钩202沿锁闭凹槽212的圆弧面滑动至锁闭位位置，板钩202的锁闭凹槽212将底门挂销205紧紧扣住，完成对底门的锁闭，此时底门关闭结束。参见图23。

在底门锁闭状态，只要弹簧22的回弹力F₃大于所需弹簧最小平衡力，即可阻止底门挂销205推动板钩202转动，板钩202的锁闭凹槽212将底门挂销205紧紧扣住，底门挂销205不能脱离板钩202的锁闭凹槽212，能够保持对底门的锁闭，防止底门非正常打开。

保持底门锁闭的所需弹簧最小平衡力：

$F_{\min _3}=\frac{(F_G\×L_G+F_W\×L_W+F_J\×L_J)\×L_2}{L_1\×L_3}$

式中：

F_0min—保持底门锁闭的所需弹簧最小平衡力。

F_G—底门自重。

L_G—底门自重对底门旋转中心的力臂长度。

F_W—底门上方货物重量。

L_W—底门上方货物重量对底门旋转中心的力臂长度。

F_J—预紧弹簧回弹力对底门的推力。

L_J—预紧弹簧回弹力对底门旋转中心的力臂长度。

L₂—底门挂销对板钩的作用力对板钩转动中心的力臂长度。

L₁—板钩对底门挂销的反作用力对底门旋转中心的力臂长度。

L₃—平衡弹簧的回弹力相对板钩转动中心的力臂长度。

由于L₁的长度远大于L_G和L_W的长度，L₃的长度远大于L₂的长度，因此，F_3min的数值较小，即仅需要较小的弹簧回弹力就可以实现板钩202的力矩平衡，保持板钩202静止不动，达到锁闭底门的目的。

在打开底门卸货时，首先需要解除二级锁闭装置对底门的锁闭。只要通过底门开闭装置向底门施加一个大于解除底门锁闭的最小开门力，板钩202将克服弹簧22的反弹力而发生旋转，板钩202旋转后，板钩202的锁闭凹槽212无法再扣住底门挂销205，底门挂销205从板钩202的锁闭凹槽212中脱开，底门的锁闭被完全解除，二级锁闭装置不再阻止底门的运动。此工况的受力分析如图25所示。

解除底门锁闭的最小开门力： $F_{0\min }=F_3\×\frac{L_1\×L_3}{L_0\×L_2}-\frac{F_W\×L_W+F_G\×L_G+F_J\×L_J}{L_0}$

式中：

F_0min—解除底门锁闭的最小开门力。

F₃—平衡弹簧的回弹力。

L₁—板钩对底门挂销205的反作用力对底门旋转中心的力臂长度。

L₃—平衡弹簧的回弹力相对板钩转动中心的力臂长度。

L₀—连杆对底门的推力对底门旋转中心的力臂长度。

L₂—底门挂销对板钩的作用力对板钩转动中心的力臂长度。

F_W—底门上方货物重量。

L_W—底门上方货物重量对底门旋转中心的力臂长度。

F_G—底门自重。

L_G—底门自重对底门旋转中心的力臂长度。

F_J—预紧弹簧回弹力对底门的推力。

L_J—预紧弹簧回弹力对底门旋转中心的力臂长度。

L₀—连杆对底门的牵引力对底门旋转中心的力臂长度。

由于安装本发明的二级锁闭装置增加的开门力：

式中：

ΔF_0min—安装本发明的二级锁闭装置增加的开门力。

F₃—平衡弹簧的回弹力。

L₁—板钩对底门挂销的反作用力对底门旋转中心的力臂长度。

L₃—平衡弹簧的回弹力对板钩转动中心的力臂长度。

L₀—连杆对底门的推力对底门旋转中心的力臂长度。

L₂—底门挂销对板钩的作用力对板钩转动中心的力臂长度。

实施例三

参见图26，本实施例的二级锁闭装置包括，弹簧座301、拉伸弹簧302、板钩303、板钩安装销304、底门挂销305。板钩303采用锁闭凹槽相对布置。采用拉伸弹簧拉伸回弹力平衡底门对板钩303施加的作用力，保持底门被可靠锁闭。

本方案相对于实施例一，基本工作原理、工作步骤、基本结构、受力分析、计算方法等均相同，主要区别是板钩的安装方式不同，锁闭凹槽由相背布置改为相对布置，用于平衡底门的拉伸弹簧安装位置由内侧改为外侧，机构的铰点位置、运动轨迹、板钩的外形等也发生相应的变化。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。

Claims (10)

1.一种漏斗车底门二级锁闭装置，用于铁路漏斗车底门的二级闭锁；所述铁路漏斗车包括底门、一级闭锁装置；

其特征在于，所述二级闭锁装置包括：

钩部件，所述钩部件通过枢轴安装于底门之外的车体上，并能够沿着车体枢转，所述钩部件的第一侧包括导向部和锁闭部，所述锁闭部适于与所述漏斗车底门形成闭锁配合以向所述底门施加向上的提升力，所述导向部件适于引导所述钩部件与所述漏斗车底部由脱开状态进入闭锁状态；

弹簧单元其一端与所述钩部件的第二侧连接，该第二侧与该第一侧分别位于所述枢轴的两侧，所述弹簧单元的另一端与底门之外的车体连接其他部分连接，用于向所述钩部件施力。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述钩部件与固定于底门的挂销配合形成闭锁状态。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述钩部件为板钩。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其中，在底门关闭过程中，挂销与钩部件的导向面接触后，底门的关闭力通过导向面挂销挤压钩部件从而作枢轴转动，钩部件的转动致使拉伸弹簧单元变形后产生回弹力；

当所述挂销与板钩闭锁部接触后，弹簧机构的回弹力通过挂钩的锁闭部向所述挂销施力以将闭锁部和挂销扣住。

5.根据权利要求3所述的装置，其中，当解除所述二级闭锁时，通过对板钩施加旋转力以克服弹簧单元的回弹力使得所述挂销脱离所述锁闭部，从而完成解锁。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其中，所述弹簧单元包括滑动块、弹簧、弹簧座；所述弹簧置于所述弹簧座的套筒内；所述滑动块包括滑动块圆销和滑动体，所述滑动体可在所述套筒内滑动；弹簧座为桶状，包括导向槽、筒体和弹簧座圆销，弹簧座通过所述弹簧座圆销与弹簧单元安装座铰接；所述钩部件为杠杆式，所述钩部件的第二侧包括推拉销孔，推拉销孔通过所述弹簧单元的滑动块圆销与所述弹簧单元的滑动块铰接，以将所述底门的挂销对板钩施加的力矩传动至所述弹簧装置。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的装置，其中该装置的接触面设置耐磨衬套。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的装置，其中，所述枢轴为安装销，所述安装销固定在所述底门之外的车体上；所述钩部件包括安装销孔，通过该安装销孔安装在所述安装销的圆柱面上。

9.一种漏斗车，其包括：

底门，能够绕设置于车体上的底门主轴枢转，以实现开闭；

开闭动力机构，包括，安装于车架上的传动轴，和传动轴上固设的与其垂直的杠杆，所述杠杆的端部铰接有用于驱动底门开闭的连杆；

一级闭锁装置，包括限位挡，当所述开闭动力机构驱动所述底门关闭后，其阻挡所述开闭动力机构旋转，以阻止底门向打开的方向转动；

其特征在于，所述漏斗车包括如权利要求1-8中任一项所述的二级锁闭装置。

10.一种漏斗车，其包括：

底门，能够绕设置于车体上的底门主轴枢转，以实现开闭；

一级闭锁装置，其用于限制所述底门在关闭后自动打开；

其特征在于，所述漏斗车包括如权利要求1-8中任一项所述的二级锁闭装置。

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