CN104401338A - 一种铁路漏斗车底门开闭系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁路漏斗车底门开闭系统。包括设置于漏斗车底部的底门和底门开闭传动机构，设置于地面的开门挡和关门挡；底门开闭传动机构是具有运动死点的双四连杆机构，驱动杠杆整体为“T”形杠杆，“T”形横向部设置有开门臂和关门臂,“T”形竖直部末端与传动轴连接固定；本发明对单向或双向过死点开闭机构进行改进，提出一种可实现双向开闭底门的控制系统，利用安装在车辆上的机构和固定在地面的开、关门挡的正、反两个方向的配合，无论车辆沿一、二位任一方向行驶进入卸货场都能自行开关底门，无需人工操作或借助任何辅助动力，不仅节省了列车编组和卸货时间，提供车辆运用效率，还降低了误操作的风险。

Description

一种铁路漏斗车底门开闭系统

技术领域

本发明涉及铁路货车设计与制造技术领域，尤其属于铁路货车自动门设计与制造技术领域，特别涉及一种铁路漏斗车底门开闭系统。

背景技术

铁路运煤货车底门开闭机构由于受到车辆结构和车辆限界的限制，通常都只能安装在车体底部或侧部，利用气动、液压、电控等方式实现底门的开闭，在运用中发现存在如下问题：结构复杂、操作复杂、传动效率低、自重较大、卸货效率低且制造、运用维护成本高等缺点。因此，有必要设计一种新型的铁路运煤货车底门开闭机构提高运煤货车的运用效率和降低制造、运用维护成本。

中国专利03236004.5公开了一种漏斗式铁路货车底门开闭机构，该机构对运煤货车进入卸货场的方向严格要求，不利于运煤货车运用效率的提高，同时对铁路运输系统的效率有较大影响，另一方面，由于车辆只能单向卸货，重车也只能单向运行，因此容易造成车轮偏磨，增加车辆检修工作量。中国专利申请201310187725.1公开了底门开闭机构，该机构能实现正、反双向运行自动卸货，但是该机构开关门臂的开门柄和关门柄在横向和纵向上有错开距离，开关门逻辑较复杂，对机构制造公差要求较高，车辆运用磨耗后有可能在开、关门过程中产生干涉现象。

发明内容

本发明根据现有技术的不足公开了一种铁路漏斗车底门开闭系统。本发明要解决的问题是提供一种铁路漏斗车正、反双向运行均能实现自动开闭的铁路漏斗车双向自行卸货底门开闭控制系统。

本发明通过以下技术方案实现：

铁路漏斗车底门开闭系统，包括设置于漏斗车底部的底门和底门开闭传动机构，还包括设置于地面的开门挡和关门挡；

其特征是：所述底门开闭传动机构是具有运动死点的双四连杆机构，包括固定于车体下部的支座、传动轴、底门连杆和驱动杠杆，支座用于支撑传动轴，传动轴上固定两套双头曲柄连杆，每套双头曲柄连杆两端通过底门连杆与底门联动，两套驱动杠杆分别固定于传动轴两端用于与开门挡或关门挡接触转动传动轴实现底门开闭；

所述驱动杠杆整体为“T”形杠杆，“T”形横向部设置有开门臂和关门臂,“T”形竖直部末端与传动轴连接固定；两套驱动杠杆结构相对于车体中心镜像对称设置；各驱动杠杆开门臂设置有与开门挡接触的开门滚轮，关门臂设置有与关门挡接触的关门滚轮；

所述开门挡和关门挡均有驱动驱动杠杆运动的斜面。

所述各驱动杠杆在机构关门位时，开门滚轮至传动轴中心连线与竖直方向呈小于90度夹角；所述各驱动杠杆在机构开门位时，关门滚轮至传动轴中心连线与竖直方向呈小于90度夹角。

所述开门挡为倒“L”形悬臂结构，工作斜面朝下，斜面坡度小于机构关门位开门滚轮至传动轴中心连线与竖直方向夹角；所述关门挡工作斜面倾斜向上，具有两级坡度，斜面任一点坡度小于关门滚轮运动至该点时关门滚轮至传动轴中心连线与竖直方向夹角。

所述开门挡工作斜面最高点高于“T”形驱动杠杆开门滚轮的高度，并有一定的余量；开门挡最低点低于“T”形驱动杠杆转动至双四连杆机构过死点时开门滚轮的高度，并有一定余量，所述余量能在开门后容下“T”形杠杆从下部通过；所述关门挡最高点高度不得高于车轮磨耗后，车辆高度降低，机构完全自锁位置“T”形驱动杠杆关门滚轮的高度。

所述开门挡和关门挡布置在车辆运行方向的左侧或/和右侧。

所述支座上设置有用于限制驱动杠杆越位的杠杆止档和用于限制底门开启位底门止档。

所述漏斗车底设置有对底门施加预紧自锁力矩的底门弹簧。

本发明铁路漏斗车可实现双向行驶自动开闭底门控制，控制系统使车辆沿任意一方向行驶进入卸货场都能实现自动开闭底门，整套系统无需人工操作或借助任何辅助动力，可避免误操作；系统结构紧凑，简单可靠；安装此底门开闭系统的铁路漏斗车可免除列车按固定方向排列编组，节省周转时间，空、重车都可沿一或二位方向任意行驶，避免车辆偏磨。

底门传动机构是一套双四连杆机构，靠同一根传动轴转动实现联动而打开、关闭底门；机构自锁是依靠车体底架上的支座的杠杆止档产生的反向力矩，抵消两侧底门和货物重力产生的和力矩，底门连杆中心延长线相对于传动轴中心具有偏心量，使底门和货物重力对传动轴形成自锁力矩；底门打开是依靠机构两侧的T形驱动杠杆的开门滚轮与地面设施开门挡接触带动传动轴推动底门，越过双四连杆机构死点，而自行打开；底门关闭是依靠机构两侧T形驱动杠杆的关门滚轮与地面设施关门挡接触带动传动轴反向转动，推动底门越过机构死点，而自行关闭，直到触碰杠杆止档完成锁闭；为保证空车机构自锁的安全性，漏斗车上安装弹簧，对底门施加预紧自锁力矩，确保底门不因车辆运行中振动过大自行越过死点而打开。

本发明无论车辆沿正向还是反向运行，底门开闭方向和传动轴转动方向始终保持不变；双头曲柄连杆和底门连杆可保证双四连杆机构同步过死点开门，且前后底门打开角度近似，不影响前后漏斗口的卸货流量。

左右两个T形驱动杠杆，分别具备一个开门滚轮和一个关门滚轮，开、关滚轮运动轨迹在同一平面，驱动杠杆和地面设施配合开关底门逻辑简单，易行。

车体底架上的两支座左右镜像对称，两根底门连杆长度需经过计算校核，一是使机构双四连杆机构同时过死点，底门开度相近，二是使传动轴转动角度尽量小，底门开度尽量大；驱动杠杆开门转动角度不越过竖直位置，并呈一定角度b，杠杆止档和底门止档用于限定机构的开、关位置和传动轴的转动角度范围a-b。杠杆止档螺栓长度可调，可用来调节传动轴中心的偏心距。地面设施关门挡可置于开门挡同侧，也可置于开门挡斜对称位置；具有两级坡度，下面缓，上面陡，下部坡度需小于开门位驱动杠杆与竖直方向夹角b，可使车辆正、反向行驶关门滚轮与关门挡产生的关门力矩方向相同，始终使传动轴沿靠近杠杆止档方向转动。

地面设施开门挡工作斜面最高点高于T形驱动杠杆开门臂开门滚轮的高度，并有一定的余量；最低点低于T形驱动杠杆转动至双四连杆机构过死点时开门臂开门滚轮的高度，并有一定余量；关门挡最高点高度不得高于车轮磨耗后，车辆高度降低，机构完全自锁位置T形驱动杠杆关门滚轮的高度；关门挡底部安装顶杆弹簧，弹簧刚度和压缩量能满足新车轮车辆高度下，将关门滚轮顶过死点。

本发明有益性：本发明针对现有底门开闭机构结构复杂、占用空间大等问题，对单向或双向过死点开闭机构进行改进，提出一种可实现双向开闭底门的控制系统，利用安装在车辆上的机构和固定在地面的开、关门挡的正、反两个方向的配合，无论车辆沿一、二位任一方向行驶进入卸货场都能自行开关底门，无需人工操作或借助任何辅助动力，不仅节省了列车编组和卸货时间，提供车辆运用效率，还降低了误操作的风险。

附图说明

图1是本发明正向开闭底门示意图；

图2是本发明掉头开闭底门示意图；

图3是本发明双四连杆机构自锁和开闭原理示意图

图4是本发明底门开闭系统的车辆正向行驶时一位驱动杠杆开门滚轮与开门挡配合开门示意图；

图5是本发明底门开闭系统的车辆正向行驶时一位驱动杠杆关门滚轮与关门挡配合关门示意图；

图6是本发明底门开闭系统的车辆掉头行驶时二位驱动杠杆开门滚轮与开门挡配合开门示意图；

图7是本发明底门开闭系统的车辆掉头行驶时二位驱动杠杆关门滚轮与关门挡配合关门示意图；

图8是本发明底门开闭系统驱动杠杆结构示意图；

图9是本发明底门开闭系统机构支座结构示意图。

图中：1是一位驱动杠杆，2是支座，3是底门，4是底门连杆，5是传动轴，6是双头曲柄连杆，7是二位驱动杠杆，8是开门挡，9是底门弹簧，10是关门挡，A是车辆运行方向，B是底门开启方向，F是滚轮受力，R是传动轴转动方向，D₁是左底门连杆中心与传动轴中心的偏心距，D₂是右底门连杆中心与传动轴中心的偏心距，a是关门位关门滚轮至传动轴中心连线与竖直方向夹角，b是开门位关门滚轮至传动轴中心连线与竖直方向夹角，a-b为传动轴转动角度，c是关门位开门滚轮至传动轴中心连线与竖直方向夹角，51是一位驱动杠杆关门滚轮，52是一位驱动杠杆开门滚轮，53是底门止档，54是杠杆止档，55是二位驱动杠杆关门滚轮，56是二位驱动杠杆开门滚轮，58是弹簧，101是驱动杠杆止档块，102是开门臂，103是关门臂，104是杆身，105是键槽。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，实施例只用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据上述本发明的内容作出的一些非本质的改进和调整也属于本发明保护的范围。

结合图1至图9。

铁路漏斗车底门开闭系统，包括设置于漏斗车底部的底门3和底门开闭传动机构，还包括设置于地面的开门挡8和关门挡10。

底门开闭传动机构是具有运动死点的双四连杆机构，包括固定于车体下部的支座2、传动轴5、底门连杆4和驱动杠杆，支座2用于支撑传动轴5，传动轴5上固定两套双头曲柄连杆6，每套双头曲柄连杆6两端通过底门连杆4与底门3联动，两套驱动杠杆分别固定于传动轴5两端用于与开门挡8或关门挡10接触转动传动轴5实现底门开闭。

所述驱动杠杆整体为“T”形杠杆，“T”形横向部形成在一条直线上的开门臂102和关门臂103,“T”形竖直部末端与传动轴5连接固定，杠杆止档块101与支座2上的杠杆止档54配合限制机构关门位；杆身104向外弯曲，给开门臂102和关门臂103留出足够的运动空间。

两套驱动杠杆相对于车体中心镜像对称，一位驱动杠杆1和二位驱动杠杆7分别固定在传动轴5两端。

各驱动杠杆开门臂102末端有与开门挡8滚动接触的开门滚轮52、56，各驱动杠杆关门臂103末端有与关门挡10接触的关门滚轮51、55。

所述各驱动杠杆在机构关门位时，开门滚轮至传动轴中心连线与竖直方向的夹角为c。

所述各驱动杠杆在机构开门位时，关门滚轮至传动轴中心连线与竖直方向的夹角为b。

所述开门挡8和关门挡10均有驱动杠杆运动的斜面。

开门挡8为“L”形悬臂斜面结构，斜面朝下，下部空间能容下“T”形驱动杠杆通过。

关门挡10具有两级坡度，下面坡度小于上面坡度，且小于b。

关门挡10尾部有向下的斜面，关门滚轮通过关门挡10最高点后下坡，直到弹簧58完全释放，用于缓解弹簧58的反弹。

漏斗车底设置有对底门3施加预紧自锁力矩的底门弹簧9。

支座2上设置有用于限制底门开启位底门止档53。

如图1和图2所示，左右两个T形驱动杠杆，分别具备一个开门滚轮52、56和一个关门滚轮51、55，开门滚轮52、56与关门滚轮51、55运动轨迹在同一竖直平面；

如图1、图2、图4、图6和图8所示，驱动杠杆采用T形结构，开门滚轮52、56对传动轴5产生的力矩始终使传动轴5沿同一远离杠杆止档方向转动开启底门3，关门滚轮51、55对传动轴5产生的力矩始终使传动轴5沿靠近杠杆止档方向转动关闭底门3，无需任何转向或联轴装置；

各驱动杠杆固定在传动轴5两端，且相对于车辆中心镜像对称安装，驱动杠杆转动通过传动轴5带动双头曲柄6及其双四连杆机构转动；

两T形驱动杠杆与竖直方向夹角b，可保证驱动杠杆开门位不越过竖直位置，与关门挡配合形成的关门力矩为规定方向；

两T形驱动杠杆与竖直方向夹角c，可保证驱动杠杆关门位不越过竖直位置，与开门挡配合形成的开门力矩为规定方向；

地面设施开门挡和关门挡既可布置在车辆运行方向的左侧，也可布置在右侧，或两侧均设置。

开门挡8工作斜面最高点高于T形驱动杠杆开门臂开门滚轮的高度，并有一定的余量；开门当8斜面最低点能保证车轮磨耗后双四连杆机构高度降低，仍能驱动开门滚轮52、56使机构过死点；关门挡6可置于开门挡8同侧，也可置于开门挡8斜对称位置，为两级坡度，坡度值能保证关门滚轮51、55与关门挡10产生的力矩为规定方向；关门挡10最高点高度不得高于车轮磨耗后，车辆高度降低，机构完全自锁位置T形驱动杠杆关门滚轮的高度；关门挡10底部安装顶杆弹簧，弹簧刚度和压缩量能满足新车轮车辆高度下，将关门滚轮顶过死点。

左右对称的支座2，可调节长度的杠杆止档54来调节传动轴5中心的偏心距、门缝；支座2上安装有两个底门止档53，用于限制底门3打开角度及驱动杠杆转动角度；

运作过程描述：

如图1和图4，车辆按箭头A正向运行卸货，一位驱动杠杆1开门滚轮52先与开门挡8接触，产生如图4所示力矩F，驱动传动轴5转动，双四连杆机构过死点，底门3靠自身重力自然打开，底门3受底门止档53阻挡，转动到图5所示位置，车辆继续向前行驶，一位双联杠杆1关门滚轮51与关门挡10接触，产生如图5所示力矩F，驱动传动轴5和双四连杆机构转动，关门滚轮51爬坡，直到顶过机构死点，底门3靠重力反向转动机构直到被杠杆止档54阻挡，完成关门。

如图2和6，车辆掉头运行卸货，二位驱动杠杆7开门滚轮56先与开门挡8接触，产生如图6所示力F，驱动传动轴5转动，双四连杆机构过死点，底门3靠重力自然打开，底门3受底门止档53阻挡，转动到图7所示位置，车辆继续向前行驶，二位双联杠杆7关门滚轮55与关门挡10接触，产生图7所示力F，驱动传动轴5和双四连杆机构转动，关门滚轮55爬坡，直到顶过机构死点，底门3靠重力反向转动机构直到被杠杆止档54阻挡，完成关门。

以上所述是过死点底门开闭装置实现双向开闭底门的最优方式，对于本设计领域的设计人员可能利用本发明原理做名称修改、安装位置调换、材料改进、结构形状优化等形式的润饰，在此基础上的任何润饰和优化均在本发明保护范围内。

Claims (7)

1.一种铁路漏斗车底门开闭系统，包括设置于漏斗车底部的底门和底门开闭传动机构，还包括设置于地面的开门挡和关门挡；

其特征是：所述底门开闭传动机构是具有运动死点的双四连杆机构，包括固定于车体下部的支座、传动轴、底门连杆和驱动杠杆，支座用于支撑传动轴，传动轴上固定两套双头曲柄连杆，每套双头曲柄连杆两端通过底门连杆与底门联动，两套驱动杠杆分别固定于传动轴两端用于与开门挡或关门挡接触转动传动轴实现底门开闭；

所述驱动杠杆整体为“T”形杠杆，“T”形横向部设置有开门臂和关门臂,“T”形竖直部末端与传动轴连接固定；两套驱动杠杆结构相对于车体中心镜像对称设置；各驱动杠杆开门臂设置有与开门挡接触的开门滚轮，关门臂设置有与关门挡接触的关门滚轮；

所述开门挡和关门挡均有驱动驱动杠杆运动的斜面。

2.根据权利要求1所述的铁路漏斗车底门开闭系统，其特征是：所述各驱动杠杆在机构关门位时，开门滚轮至传动轴中心连线与竖直方向呈小于90度夹角；所述各驱动杠杆在机构开门位时，关门滚轮至传动轴中心连线与竖直方向呈小于90度夹角。

3.根据权利要求2所述的铁路漏斗车底门开闭系统，其特征是：所述开门挡为倒“L”形悬臂结构，工作斜面朝下，斜面坡度小于机构关门位开门滚轮至传动轴中心连线与竖直方向夹角；所述关门挡工作斜面倾斜向上，具有两级坡度，斜面任一点坡度小于关门滚轮运动至该点时关门滚轮至传动轴中心连线与竖直方向夹角。

4.根据权利要求3所述的铁路漏斗车底门开闭系统，其特征是：所述开门挡工作斜面最高点高于“T”形驱动杠杆开门滚轮的高度，并有余量；开门挡最低点低于“T”形驱动杠杆转动至双四连杆机构过死点时开门滚轮的高度，并有余量，所述余量能在开门后容下“T”形杠杆从下部通过；所述关门挡最高点高度不得高于车轮磨耗后，车辆高度降低，机构完全自锁位置“T”形驱动杠杆关门滚轮的高度。

5.根据权利要求3所述的铁路漏斗车底门开闭系统，其特征是：所述开门挡和关门挡布置在车辆运行方向的左侧或/和右侧。

6.根据权利要求1至5任一项所述的铁路漏斗车底门开闭系统，其特征是：所述支座上设置有用于限制驱动杠杆越位的杠杆止档和用于限制底门开启位底门止档。

7.根据权利要求6所述的铁路漏斗车底门开闭系统，其特征是：所述漏斗车底设置有对底门施加预紧自锁力矩的底门弹簧。