CN105370783A - 抗蛇形减振器、非动力转向架及轨道车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种抗蛇形减振器、非动力转向架及轨道车辆。一种抗蛇形减振器，包括：被活塞分隔成两部分的油缸以及与活塞底部固定的活塞杆；活塞的一侧设置有第一阀门，活塞还开设有连通油缸两部分的第一连通通道并在该第一连通通道上设置有第二阀门；第一阀门和第二阀门均为开启方向相同的单向阀，且第二阀门的开启压力大于第一阀门的开启压力。一种非动力转向架，该非动力转向架安装有如上所述的抗蛇形减振器。一种轨道车辆，该轨道车辆上安装有如上所述的抗蛇形减振器。本发明提供的抗蛇形减振器、非动力转向架及轨道车辆，通过在抗蛇形减振器的活塞上开设连通油缸两部分并带有单向阀的第一连通通道，使得阻尼力能够适应轨道车辆的振动频率。

Description

抗蛇形减振器、非动力转向架及轨道车辆

技术领域

本发明涉及一种抗蛇形减振器、非动力转向架及轨道车辆，属于轨道车辆制造技术领域。

背景技术

当轨道车辆以较高速度运行时，转向架在横向可能产生一种周期性大振幅的摇摆运动，即蛇形振动。剧烈的蛇形振动会增大车轮脱轨的危险性，从而威胁到车辆运行的安全性。抗蛇形减振器能有效地抑制转向架的蛇形振动，从而保证轨道车辆在低于蛇形临界速度下安全地运行。

现有的抗蛇形减振器包括：油缸、活塞和活塞杆，活塞杆与活塞固定连接，活塞置于油缸内并与油缸的内壁接触，并且活塞以活塞杆对称的两侧分别设置有阀门。

现有的这种抗蛇形减振器属于阻尼参数不可变减振器，只能在特定的工况下才能达到最优，其无法在高低频振动时提供相适应的阻尼参数，难以适应载荷改变、车速改变以及路况改变等状况。

发明内容

本发明提供一种抗蛇形减振器、非动力转向架及轨道车辆以解决现有技术中抗蛇形减振器的阻尼参数无法适应轨道车辆在运行中振动频率变化的问题。

本发明的第一个方面提供一种抗蛇形减振器，包括：活塞杆、活塞和油缸；所述油缸被活塞分隔成第一油腔和第二油腔；活塞杆位于第一油腔中且与活塞底部固定连接；活塞头部位于第二油腔中；活塞的一侧设置有第一阀门；该活塞还开设有连通第一油腔和第二油腔的第一连通通道，该第一连通通道上设置有第二阀门，所述第一阀门和第二阀门均为仅容油液自第一油腔流向第二油腔的单向阀，且第二阀门的开启压力大于第一阀门的开启压力。

上述抗蛇形减振器的进一步改进，活塞的头部连接有一具有空腔的壳体，该壳体上设置有连接空腔和第二油腔的连通孔，所述第一连通通道连接空腔和第一油腔。

上述抗蛇形减振器的进一步改进，连通孔设置在壳体朝向第一油腔一侧的侧壁上。

本发明的第二方明提供一种非动力转向架，该非动力转向架上设置有连接轴箱和构架的橡胶节点，该非动力转向架安装有如上所述的抗蛇形减振器。

上述非动力转向架的进一步改进，所述橡胶节点包括：芯轴、外套和橡胶层；所述橡胶层填充在芯轴和外套之间，该橡胶层以芯轴为对称的两侧分别开设有第一空腔和第二空腔，橡胶节点内设置有连接第一空腔和第二空腔的第二连通通道，所述第一空腔和第二空腔内注有液体且该液体未充满所述第一空腔和第二空腔。

上述非动力转向架的进一步改进，第二连通通道包括第一连接段、第二连接段和第三连接段；所述第一连接段和第三连接段开设在橡胶层上，所述第二连接段开设在芯轴上；所述第一连接段两端分别连接第一空腔和第二连接段的一端，所述第三连接段的两端分别连接第二空腔和第二连接段的另一端。

上述非动力转向架的进一步改进，第二连接段为开设在所述芯轴外壁上的凹槽，该凹槽的两端分别连接第一连接段和第三连接段的两端。

上述非动力转向架的进一步改进，第二连接段为芯轴外壁上沿径向开设的凹槽。

上述非动力转向架的进一步改进，第二连接段为芯轴外壁上沿周向开设的螺旋槽。

本发明的第三方面提供一种轨道车辆，该轨道车辆上安装有如上所述的抗蛇形减振器，或者，该轨道车辆上安装有如上所述的非动力转向架。

本发明提供的抗蛇形减振器、非动力转向架及轨道车辆，通过在抗蛇形减振器的活塞上开设连通第一油腔和第二油腔的第一连通通道并在第一连通通道上设置单向阀。当轨道车辆在低频振动时，第一油腔中油液的压力只能使活塞一侧的第一阀门打开，第一油腔中的油液只能通过第一阀门流入第二油腔中，此时抗蛇形减振器提供一个标注阻尼力。而当轨道车辆在高频振动时，第一油腔中油液受到的压力增大，迫使第二阀门打开，第一油腔中的油液可以同时通过第一阀门和第二阀门进入第二油腔中，抗蛇形减振器的阻尼力减小。并且第一油腔受到的压力越大，第二阀门开启的越大，从上油腔流入下油腔的油液也就越多，抗蛇形减振器的阻尼力减小的也就越多。这样就使得抗蛇形阻尼器能够根据轨道车辆振动频率的变化改变其阻尼力的大小，从而吸收轮轨接触造成的振动，以适应不同载荷、不同车速以及不同路况，提高轨道车辆在平直线路和曲线上的运行稳定性。

附图说明

图1为本发明实施例1所给出的抗蛇形减振器的剖视图；

图2为图1中A位置的局部放大图，其中第二阀门处于关闭状态；

图3为图2中抗蛇形减振器的第二阀门打开时的状态示意图；

图4为本发明实施例2所给出的非动力转向架的结构示意图；

图5为图4去除摇枕后的结构示意图；

图6为图4中橡胶节点的剖视图。

图中：

10、非动力转向架；100、抗蛇形减振器；

110、油缸；1101、上油腔；

1102、下油腔；120、活塞；

1201、第一阀门；1202、第一连通通道；

1203、第二阀门；130、活塞杆；

1401、壳体；1402、空腔；

1403、连通孔；200、橡胶节点；

210、外套；220、芯轴；

230、橡胶层；240、上空腔；

250、下空腔；260、第二连通通道；

2601、上连接段；2602、中间连接段；

2603、下连接段；300、轮对；

400、螺旋弹簧组；500、构架；

600、空气弹簧；700、摇枕；

800、中央牵引；900、抗侧滚扭杆。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，本发明不局限于下述的具体实施方式。

为了便于理解，以下实施方式中所使用的方位词“上、下、左、右”是指附图的上、下、左、右，本领域技术人员应该理解，由于观测方向的变换，下述具体实施方式部分的方位也会相应的发生变化，因此，以上方位词并不用于限定本申请。

实施例1

图1为抗蛇形减振器的剖视图，图2为图1中A位置的局部放大图，其中第二阀门处于关闭状态，图3为图2中的抗蛇形减震器在第二阀门开启时的状态示意图，图中箭头方向为油液流动方向。如图1至图3所示的抗蛇形减振器100包括：油缸110、活塞120和活塞杆130。活塞120设置在油缸110内，并且油缸110被活塞120分隔成上油腔1101和下油腔1102。活塞杆130的下端与活塞120底部固定连接在一起，活塞杆130位于油缸110的上油腔1101中，相应的，活塞120的头部位于油缸110的下油腔1102中。在活塞120的右侧设置有一个第一阀门1201，在活塞120上还开设有连通上油腔1101和下油腔1102的第一连通通道1202，在第一连通通道1202上设置有第二阀门1203。第一阀门1201和第二阀门1203均为仅能让上油腔1101中的油液流往下油腔1102中的单向阀，且第二阀门1203的开启压力大于第一阀门1201的开启压力。

本实施例的抗蛇形减振器100，在活塞120上开设连通上油腔1101和下油腔1102的第一连通通道1202并在第一连通通道1202上设置单向阀。当轨道车辆在低频振动时上油腔1101中油液的压力使位于活塞120右侧的第一阀门1201打开，上油腔1101中的油液只能通过第一阀门1201流入下油腔1102中，此时抗蛇形减振器100提供一个标注阻尼力。而当轨道车辆在高频振动时，上油腔1101中的油液受到的压力增大，迫使第二阀门1203打开，上油腔1101中的油液这时可以同时通过第一阀门1201和第二阀门1203进入下油腔1102中，抗蛇形阻尼器100的阻尼力减小。这样就使得抗蛇形阻尼器100能够根据轨道车辆振动频率的变化来改变其阻尼力的大小，从而吸收轮轨接触所造成的振动，以适应不同载荷、不同车速以及不同路况，提高轨道车辆在平直线路和曲线上的运行稳定性，并且还减小了轮轨间的作用力，实现了低动力作用，降低了轮缘磨耗和钢轨磨耗。

进一步，为了更好的调整油液进入下油腔1102的流速，避免对下油腔1102造成过大的冲击，减少抗蛇形减振器100自身的振动，获得更加符合轨道车辆振动频率的阻尼力，可以设置一个连接在活塞120头部且具有空腔1402的壳体1401，并在壳体1401上开设连通孔1403用于连接空腔1402和下油腔1102。开设在活塞120上的第一连通通道1202则只需连接上油腔1101和空腔1402即可。同时，第二阀门1203仍然设置在第一连通通道1202上。具体的，可以将壳体1401和活塞120头部一体设置，这样可以加强活塞120和壳体1401的连接强度，提高抗蛇形减振器100的使用寿命。

通过设置与活塞120头部连接并具有空腔1402的壳体1401，油液自上油腔1101通过第二阀门1203流入空腔1402时会受到空腔1402中油液的阻力，从而降低油液的流速避免从第二阀门1203流入的高压油液对下油腔1102的冲击，从而减少抗蛇形减振器100自身的振动，使抗蛇形减振器获得与轨道车辆振动频率更加适合的阻尼力，从而使轨道车辆具有更好的在平直线路和曲线上运行的稳定性。并且，这样设置还可以通过空腔1402的容积、开设在壳体1401上连通孔1403的大小以及连通孔1403的位置等各个因素共同协调来调整通过第二阀门1203的油液的流速，尽量消除从第二阀门1203流入的高压油液对下油腔1102的冲击，使抗蛇形减振器获得与轨道车辆振动频率更加适合的阻尼力。

具体的，连通孔1403可以设置在壳体1401的顶部。通过将连通孔1403设置在壳体1401的顶部，加大了上油腔1101中油液通过第二阀门1203流入下油腔1102的距离，并且缓解了油液本身的压力，提高了油液流动的阻力，从而进一步消除了从第二阀门1203流入的高压油液对下油腔1102的冲击，使得抗蛇形减振器100的阻尼力的调整能够更加符合轨道车辆的振动频率，提高轨道车辆在平直线路和曲线上运行的稳定性。

实施例2

图4为非动力转向架的结构示意图，图5为图4去除摇枕后的结构示意图。如图4和图5所示的非动力转向架10，包括：抗蛇形减振器100、橡胶节点200、轮对300、轴箱、螺旋弹簧组400、构架500、空气弹簧600、摇枕700、中央牵引800、抗侧滚扭杆900和轮盘基础制动。轮对300的两端安装轴箱，轴箱上方安装螺旋弹簧组400，在螺旋弹簧组400的上方安装构架500，并且在轴箱与构架500之间安装橡胶节点200。在构架500的下凹部安装空气弹簧600，空气弹簧600上方安装摇枕700，两个空气弹簧600之间安装传递电机牵引力的中央牵引800。在摇枕700和构架500之间安装实施例1中的抗蛇形减振器100和抑制车体侧滚运动的抗侧滚扭杆900。在构架500和轮对300之间安装轮盘基础制动。上述非动力转向架10一般用于动车组拖车。

本实施例的非动力转向架10，在抗蛇形减振器100的活塞120上开设连通上油腔1101和下油腔1102的第一连通通道1202并在第一连通通道1202上设置单向阀。当轨道车辆在低频振动时上油腔1101中油液的压力使位于活塞120右侧的第一阀门1201打开，上油腔1101中的油液只能通过第一阀门1201流入下油腔1102中，此时抗蛇形减振器100提供一个标注阻尼力。而当轨道车辆在高频振动时，上油腔1101中的油液受到的压力增大，迫使第二阀门1203打开，上油腔1101中的油液这时可以同时通过第一阀门1201和第二阀门1203进入下油腔1102中，抗蛇形阻尼器100的阻尼力减小。并且上油腔1101受到的压力越大，第二阀门1203开启的越大，从上油腔1101流入下油腔1102的油液也就越多，抗蛇形阻尼器100的阻尼力减小的也就越多。这样就使得抗蛇形阻尼器100能够根据轨道车辆振动频率的变化来改变其阻尼力的大小，从而吸收轮轨接触所造成的振动，以适应不同载荷、不同车速以及不同路况，提高轨道车辆在平直线路和曲线上的运行稳定性，并且还减小了轮轨间的作用力，实现了低动力作用，降低了轮缘磨耗和钢轨磨耗。

图6为图4中橡胶节点的剖视图。具体的，如图6所示，橡胶节点200包括：外套210、芯轴220和橡胶层230。芯轴220位于外套210内，在芯轴220和外套210之间填充有橡胶层230，并且在芯轴220对称的上、下两侧的橡胶层230上分别开设有上空腔240和下空腔250，同时，在上空腔240和下空腔250之间还设置有第二连通通道260。在上空腔240和下空腔250内注有液体，并且所充入的液体并未填满整个上空腔240和下空腔250，也即是，在充入液体后，上空腔240和下空腔250内的液体可以通过第二连通通道260自由流动。

本实施例的非动力转向架10，在橡胶节点200中对称的上、下两侧的橡胶层230上开设通过第二连通通道260连通的上空腔240和下空腔250，并在上空腔240和下空腔250中注入液体，该液体未充满整个上空腔240和下空腔250。当轨道车辆在低频振动时，液体可以自由的在上空腔240和下空腔250之间快速流动，从而为轨道车辆提供一个标准刚度。而当轨道车辆振动频率逐渐增大时，由于液体的流动阻力增大，使得液体不能在上空腔240和下空腔250之间快速流动，此时橡胶节点200的刚度为橡胶的刚度加上液体的刚度。因此，随着轨道车辆的振动频率的变化，橡胶节点200内液体的流速就会相应的发生变化，上空腔240和下空腔250内的液体的量也会相应的发生变化，从而使得整个橡胶节点200的刚度也发生相应的变化，使得橡胶节点200的刚度与轨道车辆的振动频率相适应，以吸收轮轨接触造成的振动，从而提高轨道车辆在平直线路和曲线上的运行稳定性，并且还减小了轮轨间的作用力，实现了低动力作用，降低了轮缘磨耗和钢轨磨耗。

具体的，上空腔240、下空腔250可以开设在橡胶层230与外套210接触面的位置。这样设置上空腔240和下空腔250可以降低在橡胶层230上加工的难度，并且方便对上空腔240和下空腔250注入液体的操作，从而降低成本，提高效率。同时，注入上空腔240和下空腔250的液体可以为具有合适粘稠度的油液或者其他液体，通过选择具有不同粘稠度的油液，可以使橡胶节点200的刚度变化更适应轨道车辆的振动频率。

进一步，第二连通通道260可以包括：开设在芯轴220上方橡胶层230内的上连接段2601、开设在芯轴220上的中间连接段2602和开设在芯轴220下方橡胶层230内的下连接段2603。上连接段2601的上、下两端分别连接上空腔240的底部和中间连接段2602的上端，下连接段2603的上、下两端分别连接下空腔250的顶端和中间连接段2602的下端。具体的，中间连接段2602可以为开设在芯轴220外壁上的凹槽或者是开设在芯轴220上的通孔，凹槽或者通孔的上端连接上连接段2601下端，凹槽或者通孔的下端连接下连接段2603的上端。

通过在芯轴220外壁上开设凹槽的方式来连接上空腔240和下空腔250，可以避免橡胶层230变形，从而减少第二连通通道260孔径变化对橡胶节点200的刚度调整的影响，尽量消除刚度变化的不确定性。并且，通过在芯轴220外壁上开槽的方式也不会对芯轴220的强度产生太大的影响。同时，在设置凹槽时可以根据轨道车辆振动频率的特点来确定凹槽的大小，从而使橡胶节点200的刚度变化能够更加符合轨道车辆的振动频率。

进一步，为了使液体在上空腔240和下空腔250之间的流动更好的符合轨道车辆的振动频率特点，中间段2602可以是在芯轴220外壁上沿径向开设的凹槽，这样可以增加中间段的长度，从而使得液体的流动速率与轨道车辆的频率更符合。或者，中间段2602也可以是在芯轴220外壁上沿周向开设的螺旋槽。通过在芯轴220外壁上开设螺旋槽的方式，可以进一步增加中间段2602的长度以及液体流过中间段2602时所受到的阻力，从而降低液体在上空腔240和下空腔250之间的流动速度，提高橡胶节点200的刚度与轨道车辆振动频率的适应度。

实施例3

本发明的第三方面提供一种轨道车辆，该轨道车辆上安装有如实施例1所述的抗蛇形减振器100，或者，该轨道车辆上安装有如实施例2所述的非动力转向架10。

本实施例的轨道车辆，在抗蛇形减振器100的活塞120上开设连通上油腔1101和下油腔1102的第一连通通道1202并在第一连通通道1202上设置单向阀。当轨道车辆在低频振动时上油腔1101中油液的压力使位于活塞120右侧的第一阀门1201打开，上油腔1101中的油液只能通过第一阀门1201流入下油腔1102中，此时抗蛇形减振器100提供一个标注阻尼力。而当轨道车辆在高频振动时，上油腔1101中的油液受到的压力增大，迫使第二阀门1203打开，上油腔1101中的油液这时可以同时通过第一阀门1201和第二阀门1203进入下油腔1102中，抗蛇形阻尼器100的阻尼力减小。并且上油腔1101受到的压力越大，第二阀门1203开启的越大，从上油腔1101流入下油腔1102的油液也就越多，抗蛇形阻尼器100的阻尼力减小的也就越多。这样就使得抗蛇形阻尼器100能够根据轨道车辆振动频率的变化来改变其阻尼力的大小，从而吸收轮轨接触所造成的振动，以适应不同载荷、不同车速以及不同路况，提高轨道车辆在平直线路和曲线上的运行稳定性，并且还减小了轮轨间的作用力，实现了低动力作用，降低了轮缘磨耗和钢轨磨耗。

最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施方式对本发明已经进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式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实施方式技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种抗蛇形减振器，其特征在于，包括：活塞杆、活塞和油缸；所述油缸被所述活塞分隔成第一油腔和第二油腔；所述活塞杆位于所述第一油腔中且与所述活塞底部固定连接；所述活塞头部位于第二油腔中；所述活塞的一侧设置有第一阀门；所述活塞还开设有连通第一油腔和第二油腔的第一连通通道，所述第一连通通道上设置有第二阀门，所述第一阀门和第二阀门均为仅容油液自第一油腔流向第二油腔的单向阀，所述第二阀门的开启压力大于所述第一阀门的开启压力。

2.根据权利要求1所述的抗蛇形减振器，其特征在于，所述活塞的头部连接有一具有空腔的壳体，所述壳体上设置有连接所述空腔和第二油腔的连通孔，所述第一连通通道连接所述空腔和第一油腔。

3.根据权利要求2所述的抗蛇形减振器，其特征在于，所述连通孔设置在所述壳体朝向第一油腔一侧的壁上。

4.一种非动力转向架，所述非动力转向架上设置有连接轴箱和构架的橡胶节点，其特征在于，所述非动力转向架安装有如权利要求1-3任一项所述的抗蛇形减振器。

5.根据权利要求4所述的非动力转向架，其特征在于，所述橡胶节点包括：芯轴、外套和橡胶层；所述橡胶层填充在所述芯轴和外套之间，所述橡胶层以芯轴为对称的两侧分别开设有第一空腔和第二空腔，所述橡胶节点内设置有连接所述第一空腔和第二空腔的第二连通通道，所述第一空腔和第二空腔内注有液体且所述液体未充满所述第一空腔和第二空腔。

6.根据权利要求5所述的非动力转向架，其特征在于，所述第二连通通道包括第一连接段、第二连接段和第三连接段；所述第一连接段和第三连接段开设在所述橡胶层上，所述第二连接段开设在所述芯轴上；所述第一连接段两端分别连接第一空腔和第二连接段的一端，所述第三连接段的两端分别连接第二空腔和第二连接段的另一端。

7.根据权利要求6所述的非动力转向架，其特征在于，所述第二连接段为开设在所述芯轴外壁上的凹槽，所述凹槽的两端分别连接第一连接段和第三连接段的两端。

8.根据权利要求7所述的非动力转向架，其特征在于，所述第二连接段为所述芯轴外壁上沿径向开设的凹槽。

9.根据权利要求7所述的非动力转向架，其特征在于，所述第二连接段为所述芯轴外壁上沿周向开设的螺旋槽。

10.一种轨道车辆，其特征在于，所述轨道车辆上安装有如权利要求1-3任一项所述的抗蛇形减振器。