CN103895666B - 一种磁悬浮车辆行走单元的液压防滚解耦机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁悬浮车辆行走单元的液压防滚解耦机构，包括由上防滚梁和下防滚梁组成的防滚梁组，所述上防滚梁和下防滚梁之间连有至少一对液压吊杆，所述液压吊杆包括缸体、活塞和活塞杆，所述活塞杆与防滚梁组中的一件连接，所述缸体与防滚梁组中的另一件连接，所述活塞装设于活塞杆上并置于缸体内，所述缸体内腔通过活塞分隔为活塞杆腔和缸体腔，所述活塞杆腔靠近活塞杆与防滚梁组连接点，所述缸体腔靠近缸体与防滚梁连接点，所述一对液压吊杆中，各液压吊杆的活塞杆腔通过液压管与另一液压吊杆的缸体腔连通。该磁悬浮车辆行走单元的液压防滚解耦机构避免了防滚能力和解耦能力之间的相互影响、相互制约，显著提高了防滚能力和解耦能力。

Description

一种磁悬浮车辆行走单元的液压防滚解耦机构

技术领域

本发明涉及磁悬浮车辆行走单元，尤其涉及磁悬浮车辆行走单元的液压防滚解耦机构。

背景技术

磁悬浮列车的线路轨道是由两条具有确定截面和一定相对位置关系的F轨组成的空间曲面，线路轨道的中心线是一条空间曲线。磁悬浮轨道的平曲线段（即弯道）通常由两段缓和曲线和中间的一段圆弧曲线组成，缓和曲线实现了直线与圆弧曲线之间的过渡。如图7所示，在缓和曲线和圆弧曲线上，磁悬浮轨道外轨相对内轨通常设计有一定的超高h1、h2，即轨道截线与水平面之间有一定的横坡角θ。横坡角的大小根据弯道的设计车速确定，弯道车速越高，弯道半径越小，横坡角越大。在缓和曲线上，横坡角从0逐渐过渡到圆弧曲线上的横坡角。因此，在缓和曲线上，一个行走单元跨度下的内外轨始终不共面，不共面程度取决于缓和曲线段的横坡角变化率。横坡角变化率由缓和曲线的里程与圆弧曲线的横坡角共同决定。横坡角变化率越大，缓和曲线越急。

目前中低速磁悬浮车辆行走单元一般由左、右两个独立的悬浮模块构成，两个模块再通过前后两端安装的防滚解耦机构连接成一个行走单元。防滚解耦机构由两组防滚梁、两根吊杆通过杆端关节轴承连接组成。磁悬浮车辆的行走单元必须能够实现落轨驻车和悬浮行进的功能。无论是悬浮状态还是落车状态，由于悬浮模块上的车体重量和悬浮力的作用，每个悬浮模块相对F轨道都存在绕其侧滚的运动趋势，侧滚时会改变悬浮模块与轨道间的最小间隙，侧滚较大时会导致悬浮模块碰撞轨道，造成故障，甚至引发事故。因此连接左右悬浮模块的防滚解耦机构必须能够约束模块相对于F轨的侧滚运动，即实现防滚功能。磁悬浮车辆沿轨道行进时，电磁铁必须跟踪轨道。在通过缓和曲线时，由于左右轨道不共面，左右模块必须通过能够相对俯仰转动，即实现解耦功能。

为实现左、右悬浮模块相对俯仰解耦，现有行走单元防滚解耦机构前、后部的上、下防滚梁间的垂向距离必须改变（左右吊杆的受力方向相同），显然同等作用力下，垂向距离变化能力取决于吊杆的长度的变化能力；另一方面，为了约束悬浮模块绕轨道的侧滚运动，防滚解耦机构须约束上、下防滚梁之间的垂向距离变化（左右吊杆的受力方向相反），这与解耦的要求相矛盾。

现有行走单元的防滚解耦机构在解决此矛盾时，采用了刚性防滚梁和弹性吊杆的结构形式，因此牺牲部分防滚性能来实现解耦，从而造成悬浮模块存在一定的侧滚角度，这会减小悬浮模块与轨道之间的最小间隙。为避免悬浮模块与轨道发生碰撞，就需要增大悬浮模块与轨道间的设计间隙。磁悬浮车辆的悬浮和牵引都是通过悬浮模块上安装的电磁铁和牵引直线电机与轨道间的电磁力来实现的，间隙增大会降低悬浮和牵引效率，增大能耗。

综上所述，现有行走单元防滚解耦机构存在以下不足：现有防滚解耦机构的防滚能力和解耦能力是相互关联、相互制约的，且在设计避免这种相互关联、相互制约的作用过程中，采用了较为简单的方式，即采用了刚性防滚梁和弹性吊杆的结构形式。这导致设计时需要进行一定折中，为满足解耦能力必须牺牲一定的防滚能力而容许模块有一定侧滚角，进而增大模块与轨道之间的设计间隙，降低了悬浮和牵引效率，增大了能耗，同时列车承载能力也受到了限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种避免了防滚能力和解耦能力之间的相互影响、相互制约，显著提高了防滚能力和解耦能力的磁悬浮车辆行走单元的液压防滚解耦机构。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种磁悬浮车辆行走单元的液压防滚解耦机构，包括由上防滚梁和下防滚梁组成的防滚梁组，所述上防滚梁和下防滚梁之间连有至少一对液压吊杆，所述液压吊杆包括缸体、活塞和活塞杆，所述活塞杆与防滚梁组中的一件连接，所述缸体与防滚梁组中的另一件连接，所述活塞装设于活塞杆上并置于缸体内，所述缸体内腔通过活塞分隔为活塞杆腔和缸体腔，所述活塞杆腔靠近活塞杆与防滚梁组连接点，所述缸体腔靠近缸体与防滚梁连接点，所述一对液压吊杆中，各液压吊杆的活塞杆腔通过液压管与另一液压吊杆的缸体腔连通。

所述缸体和活塞杆均通过关节轴承与防滚梁组连接。

所述缸体包括密封设置于活塞杆腔端部的上端盖以及密封设置于缸体腔端部的下端盖，所述活塞杆一端穿出上端盖通过关节轴承与防滚梁组中的一件铰接，所述活塞杆另一端穿设于下端盖中，所述下端盖通过另一关节轴承与防滚梁组中的另一件铰接。

所述一对液压吊杆平行设置。

各所述液压吊杆旁均设有复位弹簧，所述复位弹簧连接于上防滚梁和下防滚梁之间。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的磁悬浮车辆行走单元的液压防滚解耦机构，避免了防滚能力和解耦能力之间的相互影响、相互制约，显著提高了行走机构的防滚能力和解耦能力。防滚能力的提高可以减小悬浮模块与轨道之间的设计间隙从而提高悬浮和牵引效率，降低能耗，增加列车的承载能力；同时，解耦过程是几何解耦，解耦能力主要取决于液压吊杆的设计行程，从而可以通过液压吊杆的设计行程增大行走单元的左右悬浮模块的最大相对俯仰角，使行走单元能适应更急的缓和曲线和更高的弯道车速。

附图说明

图1是本发明的液压防滚解耦机构的立体结构示意图。

图2是本发明的液压防滚解耦机构中液压吊杆的立体结构示意图。

图3是本发明的液压防滚解耦机构装设于磁悬浮车辆行走单元上的立体结构示意图。

图4是本发明的液压防滚解耦机构中液压吊杆的剖视结构示意图。

图5是磁悬浮车辆行走单元与车厢连接结构示意图。

图6是磁悬浮车辆行走单元的防滚原理示意图。

图7是磁悬浮车辆行走单元的解耦原理示意图（卸下液压吊杆）。

图中各标号表示：

1、上防滚梁；2、下防滚梁；3、液压吊杆；4、液压管；5、关节轴承；6、连接座；7、复位弹簧；31、缸体；32、活塞；33、活塞杆；34、上端盖；35、下端盖；311、活塞杆腔；312、缸体腔。

具体实施方式

图1至图7示出了本发明的一种磁悬浮车辆行走单元的液压防滚解耦机构实施例，该液压防滚解耦机构包括由上防滚梁1和下防滚梁2组成的防滚梁组，上防滚梁1和下防滚梁2之间连有至少一对液压吊杆3，液压吊杆3包括缸体31、活塞32和活塞杆33，活塞杆33与防滚梁组中的一件连接，缸体31与防滚梁组中的另一件连接，活塞32装设于活塞杆33上并置于缸体31内，缸体31内腔通过活塞32分隔为活塞杆腔311和缸体腔312，活塞杆腔311靠近活塞杆33与防滚梁组连接点，活塞杆腔311和缸体腔312内充满液压油，缸体腔312靠近缸体31与防滚梁连接点，一对液压吊杆3中，各液压吊杆3的活塞杆腔311通过液压管4与另一液压吊杆3的缸体腔312连通，本实施例中液压吊杆3仅设一对，一对液压吊杆3与上防滚梁1和下防滚梁2的连接采用同向布置，即各液压吊杆3的缸体31与下防滚梁2连接，活塞杆33与上防滚梁1连接，在其它实施例中，液压吊杆3还可设为两对或三对或更多对，根据承载需求合理设置其数量即可，而且一对液压吊杆3与上防滚梁1和下防滚梁2的连接也可采用反向布置，即一对液压吊杆3中一缸体31与下防滚梁2连接，另一缸体31与上防滚梁1连接，一活塞杆33与上防滚梁1，另一活塞杆33与下防滚梁2连接，但需保证油路连接方式不变，即各液压吊杆3的活塞杆腔311通过液压管4与另一液压吊杆3的缸体腔312连通。将本发明的液压防滚解耦机构装设于磁悬浮车辆行走单元上时，垂直于轨道横向布置在行走单元的前后截面上，与行走单元的一对悬浮模块形成“口”字布局。如图6所示，当一侧的悬浮模块出现翻滚趋势时，上防滚梁1和下防滚梁2在这种运动趋势的作用下对两个液压吊杆3形成方向相反的作用力，这使得两个液压吊杆3的活塞杆腔311存在压力差，两个液压吊杆3的缸体腔312也存在压力差，但两个活塞杆腔311没有连通，两个缸体腔312也没有连通，因此，各腔体内的液体不会流动，各腔体容积保持不变，各活塞32的位置保持不动，完全约束上防滚梁1和下防滚梁2之间垂直距离，从而抑制了悬浮模块的翻滚趋势，实现了防滚的功能。如图7所示，磁悬浮车辆沿轨道行进时电磁铁必须跟踪轨道，在弯道上左右两条轨道不共面，磁悬浮车辆经过弯道时电磁铁跟踪轨道使得两条轨道上的悬浮模块不共面并产生相对俯仰转动的运动趋势，上防滚梁1和下防滚梁2在这种运动趋势的作用下对两个液压吊杆3形成方向相同的作用力，这使得各液压吊杆3的活塞杆腔311与另一液压吊杆3的缸体腔312存在压力差，同时，由于各液压吊杆3的活塞杆腔311与另一液压吊杆3的缸体腔312通过液压管4连通，所以液压吊杆3的各腔体内的液体在压差作用下流动，使各腔体的容积同时变化，活塞32的位置同时变化，液压吊杆3长度同时变化，使上防滚梁1和下防滚梁2垂直距离改变，从而适应了两条轨道上的悬浮模块相对俯仰转动，实现了解耦的功能。本发明的磁悬浮车辆行走单元的液压防滚解耦机构，避免了防滚能力和解耦能力之间的相互影响、相互制约，显著提高了行走机构的防滚能力和解耦能力。防滚能力的提高可以减小悬浮模块与轨道之间的设计间隙从而提高悬浮和牵引效率，降低能耗，增加列车的承载能力；同时，解耦过程是几何解耦，解耦能力主要取决于液压吊杆3的设计行程，从而可以通过液压吊杆3的设计行程增大行走单元的左右悬浮模块的最大相对俯仰角，使行走单元能适应更急的缓和曲线和更高的弯道车速。

本实施例中，一对液压吊杆3平行设置，缸体31和活塞杆33均通过关节轴承5与防滚梁组连接。进一步地，本实施例的缸体31包括密封设置于活塞杆腔311端部的上端盖34以及密封设置于缸体腔312端部的下端盖35，活塞杆33一端穿出上端盖34通过关节轴承5与防滚梁组中的一件铰接，活塞杆33另一端穿设于下端盖35中，下端盖35通过另一关节轴承5与防滚梁组中的另一件铰接，上端盖34和下端盖35不仅起到了密封的作用，还对活塞杆33起到了限位的作用，确保活塞杆33受力运动时保持与缸体31同轴，从而可提高液压吊杆3的运行平稳性，并延长其使用寿命。本实施例还将活塞32相对于活塞杆腔311和缸体腔312的受力面积设为相等；活塞杆腔311的长度设为小于缸体腔312的长度，在活塞32的上下两端分别设有防顶缸结构，避免活塞32封闭液体进出口；液压管4选用小孔径液压软管，利用小孔径液压软管的阻尼效应增加磁悬浮车辆行走单元的平稳性。

本实施例中，各液压吊杆3旁均设有复位弹簧7，复位弹簧7连接于上防滚梁1和下防滚梁2之间，液压吊杆3处于初始位置时，复位弹簧7为自由状态，液压吊杆3有伸缩变化后，复位弹簧7起到辅助其回到初始位置的作用。

本实施例中，上防滚梁1和下防滚梁2上设有连接座6，上防滚梁1和下防滚梁2分别通过各自的连接座6与磁悬浮车辆行走单元的悬浮模块固定连接。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种磁悬浮车辆行走单元的液压防滚解耦机构，包括由上防滚梁（1）和下防滚梁（2）组成的防滚梁组，其特征在于：所述上防滚梁（1）和下防滚梁（2）之间连有至少一对液压吊杆（3），所述液压吊杆（3）包括缸体（31）、活塞（32）和活塞杆（33），所述活塞杆（33）与防滚梁组中的一件连接，所述缸体（31）与防滚梁组中的另一件连接，所述活塞（32）装设于活塞杆（33）上并置于缸体（31）内，所述缸体（31）内腔通过活塞（32）分隔为活塞杆腔（311）和缸体腔（312），所述活塞杆腔（311）靠近活塞杆（33）与防滚梁组连接点，所述缸体腔（312）靠近缸体（31）与防滚梁连接点，所述一对液压吊杆（3）中，各液压吊杆（3）的活塞杆腔（311）通过液压管（4）与另一液压吊杆（3）的缸体腔（312）连通。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮车辆行走单元的液压防滚解耦机构，其特征在于：所述缸体（31）和活塞杆（33）均通过关节轴承（5）与防滚梁组连接。

3.根据的权利要求1或2所述的磁悬浮车辆行走单元的液压防滚解耦机构，其特征在于：所述缸体（31）包括密封设置于活塞杆腔（311）端部的上端盖（34）以及密封设置于缸体腔（312）端部的下端盖（35），所述活塞杆（33）一端穿出上端盖（34）通过关节轴承（5）与防滚梁组中的一件铰接，所述活塞杆（33）另一端穿设于下端盖（35）中，所述下端盖（35）通过另一关节轴承（5）与防滚梁组中的另一件铰接。

4.根据的权利要求1或2所述的磁悬浮车辆行走单元的液压防滚解耦机构，其特征在于：所述一对液压吊杆（3）平行设置。

5.根据的权利要求3所述的磁悬浮车辆行走单元的液压防滚解耦机构，其特征在于：所述一对液压吊杆（3）平行设置。

6.根据的权利要求1或2所述的磁悬浮车辆行走单元的液压防滚解耦机构，其特征在于：各所述液压吊杆（3）旁均设有复位弹簧（7），所述复位弹簧（7）连接于上防滚梁（1）和下防滚梁（2）之间。

7.根据的权利要求5所述的磁悬浮车辆行走单元的液压防滚解耦机构，其特征在于：各所述液压吊杆（3）旁均设有复位弹簧（7），所述复位弹簧（7）连接于上防滚梁（1）和下防滚梁（2）之间。