CN105501242B - 橡胶节点、动力转向架及轨道车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种橡胶节点、动力转向架及轨道车辆。一种橡胶节点，包括：芯轴、外套和填充在芯轴和外套之间的橡胶层；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，并设置有第一连通通道连接第一空腔和第二空腔，第一空腔和第二空腔内注有液体且液体未充满第一空腔和第二空腔。一种动力转向架，该动力转向架的轴箱与构架之间连接有如上所述的橡胶节点。一种轨道车辆，该轨道车辆上安装有如上所述的橡胶节点。本发明提供的橡胶节点、动力转向架及轨道车辆，通过在橡胶层关于芯轴对称的两侧开设两个通过第一连通通道连通并注有液体的第一空腔和第二空腔，使得橡胶节点的刚度随着液体流动阻力而变化，从而与轨道车辆的振动频率相适应。

Description

橡胶节点、动力转向架及轨道车辆

技术领域

本发明涉及一种橡胶节点、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

橡胶节点是轨道车辆轴箱转臂与构架的重要连接元件,在地铁、轻轨等城市轨道车辆和高速列车上均广泛采用,橡胶节点承担着传递牵引或制动的纵向力、保证列车稳定运行并具有良好导向能力等重要功能。

现有的橡胶节点安装在构架和轴箱转臂之间，其包括芯轴、外套以及填充在芯轴和外套之间的橡胶层。

现有的这种橡胶节点的刚度是不可变的，无法在轨道车辆运行过程随着频率的变化而调节刚度，使列车的运行稳定性受到非常大的影响。

发明内容

本发明提供一种橡胶节点、动力转向架及轨道车辆以解决现有技术中橡胶节点的刚度无法适应轨道车辆在运行中振动频率变化的问题。

本发明第一方面提供一种橡胶节点，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一连通通道，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。

上述橡胶节点的进一步改进，第一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。

上述橡胶节点的进一步改进，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。

上述橡胶节点的进一步改进，第二连接段为芯轴外壁上沿径向开设的凹槽。

上述橡胶节点的进一步改进，第二连接段为芯轴外壁上沿周向开设的螺旋槽。

本发明第二方面提供一种动力转向架，该动力转向架的摇枕与构架之间安装有抗蛇形减振器，所述动力转向架的轴箱与构架之间连接有如上所述的橡胶节点。

上述动力转向架的进一步改进，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二连通通道，该第二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。

上述动力转向架的进一步改进，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，所述第二连通通道连接空腔和第一油腔。

上述动力转向架的进一步改进，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橡胶节点，或者，该轨道车辆上安装有如上所述的动力转向架。

本发明提供的橡胶节点、动力转向架及轨道车辆，通过在橡胶层关于芯轴对称的两侧开设两个通过第一连通通道连通的第一空腔和第二空腔，并在第一空腔和第二空腔中注入并未充满第一空腔和第二空腔的液体，使得轨道车辆在低频振动时，液体可以自由的在第一空腔和第二空腔之间快速流动，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，使得液体不能在第一空腔和第二空腔之间快速流动，此时橡胶节点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，橡胶节点内液体的流速就会相应的发生变化，第一空腔和第二空腔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的刚度也发生相应的变化，使得橡胶节点的刚度与轨道车辆的振动频率相适应。

附图说明

图1为本发明实施例1所给出的橡胶节点的剖视图；

图2为本发明实施例2所给出的动力转向架的结构示意图；

图3为图2去除摇枕后的结构示意图；

图4为图2中抗蛇形减振器的剖视图；

图5为图4中A位置的局部放大图，其中第二阀门处于关闭状态；

图6为图5中抗蛇形减振器的第二阀门打开时的状态示意图。

图中：

10、动力转向架； 100、橡胶节点；

110、外套； 120、芯轴；

130、橡胶层； 140、上空腔；

150、下空腔； 160、第一连通通道；

1601、上连接段； 1602、中间连接段；

1603、下连接段； 200、抗蛇形减振器；

210、油缸； 2101、上油腔；

2102、下油腔； 220、活塞；

2201、第一阀门； 2202、第二连通通道；

2203、第二阀门； 230、活塞杆；

2401、壳体； 2402、空腔；

2403、连通孔； 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，以上方位词并不用于限定本申请。

实施例1

图1为橡胶节点的剖视图。如图1所示，本发明提供的橡胶节点100，用于连接轴箱和构架，为转向架提供运动的稳定性，其包括：外套110、芯轴120和橡胶层130。芯轴120位于外套110内，在芯轴120和外套110之间填充有橡胶层130，并且在芯轴120对称的上、下两侧的橡胶层130上分别开设有上空腔140和下空腔150。同时，在上空腔140和下空腔150之间还设置有第一连通通道160。在上空腔140和下空腔150内注有液体，并且所充入的液体并未填满整个上空腔140和下空腔150，也即是，在充入液体后，上空腔140和下空腔150内的液体可以通过第一连通通道160自由流动。

本实施例的橡胶节点100，在芯轴120对称的上、下两侧的橡胶层130上开设通过第一连通通道160连通的上空腔140和下空腔150，并在上空腔140和下空腔150中注入液体，该液体未充满整个上空腔140和下空腔150。当轨道车辆在低频振动时，液体可以自由的在上空腔140和下空腔150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140和下空腔150之间快速流动，此时橡胶节点100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100内液体的流速就会相应的发生变化，上空腔140和下空腔150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100的刚度也发生相应的变化，使得橡胶节点100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。同时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140、下空腔150可以开设在橡胶层130与外套110接触面的位置。这样设置上空腔140和下空腔150可以降低在橡胶层130上加 工的难度，并且方便对上空腔140和下空腔150注入液体的操作，从而降低成本，提高效率。同时，注入上空腔140和下空腔150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100的刚度变化更适应轨道车辆的振动频率。

进一步，第一连通通道160可以包括：开设在芯轴120上方橡胶层130内的上连接段1601、开设在芯轴120上的中间连接段1602和开设在芯轴120下方橡胶层130内的下连接段1603。上连接段1601的上、下两端分别连接上空腔140的底部和中间连接段1602的上端，下连接段1603的上、下两端分别连接下空腔150的顶端和中间连接段1602的下端。具体的，中间连接段1602可以为开设在芯轴120外壁上的凹槽或者是开设芯轴120上的通孔，凹槽或者通孔的上端连接上连接段1601下端，凹槽或者通孔的下端连接下连接段1603的上端。

通过在芯轴120外壁上开设凹槽的方式来连接上空腔140和下空腔150，可以避免橡胶层130变形，从而减少第一连通通道160孔径变化对橡胶节点100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120外壁上开槽的方式也不会对芯轴120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100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140和下空腔150之间的流动更好的符合轨道车辆的振动频率特点，中间段1602可以是在芯轴120外壁上沿径向开设的凹槽，这样可以增加中间段1602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1602也可以是在芯轴120外壁上沿周向开设的螺旋槽。通过在芯轴120外壁上开设螺旋槽的方式，可以进一步增加中间段1602的长度，从而增加液体流过中间段1602时所受到的阻力，降低液体在上空腔140和下空腔150之间的流动速度，提高橡胶节点100的刚度与轨道车辆振动频率的适应度。

实施例2

图2为动力转向架的结构示意图，图3为图2去除摇枕后的结构示意图。如图2和图3所示，本发明的动力转向架10，包括：橡胶节点100、抗蛇形 减振器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，并且轴箱与构架500之间安装实施例1中所述的橡胶节点100。在构架500的下凹部安装空气弹簧600，空气弹簧600的上方安装摇枕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之间安装抗蛇形减振器200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。该动力转向架10一般用于动车组动车。

本实施例的动力转向架10，将橡胶节点100关于芯轴120对称的上、下两侧上、下两侧的橡胶层130上开设通过第一连通通道160连通的上空腔140和下空腔150，并在上空腔140和下空腔150中注入液体，该液体未充满整个上空腔140和下空腔150。当轨道车辆在低频振动时，液体可以自由的在上空腔140和下空腔150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140和下空腔150之间快速流动，此时橡胶节点100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100内液体的流速就会相应的发生变化，上空腔140和下空腔150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100的刚度也发生相应的变化，使得橡胶节点100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。同时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4为图2中抗蛇形减振器的剖视图，图5为图4中A位置的局部放大图，其中第二阀门处于关闭状态，图6为图5中抗蛇形减振器的第二阀门打开时的状态示意图，图中箭头方向为油液流动方向。具体的，如图4至图6所示，抗蛇形减振器200包括：油缸210、活塞220和活塞杆230。活塞220设置在油缸210内，并且油缸210被活塞220分隔成上油腔2101和下油腔2102。活塞杆230的下端与活塞220底部固定连接在一起，活塞杆230位于油缸210的上油腔2101中。相应的，活塞220的头部位于油缸210的下油腔 2102中。在活塞220的右侧设置有一个第一阀门2201，在活塞220上还开设有连通上油腔2101和下油腔2102的第二连通通道2202，在第二连通通道2202上设置有第二阀门2203。第一阀门2201和第二阀门2203均为仅能让上油腔2101中的油液流往下油腔2102的单向阀，且第二阀门2203的开启压力大于第一阀门2201的开启压力。

本实施例的动力转向架10，在抗蛇形减振器200的活塞220上开设连通上油腔2101和下油腔2102的第二连通通道2202并在第二连通通道2202上设置单向阀。当轨道车辆在低频振动时上油腔2101中油液的压力使位于活塞220右侧的第一阀门2201打开，上油腔2101中的油液只能通过第一阀门2201流入下油腔2102中，此时抗蛇形减振器200提供一个标注阻尼力。而当轨道车辆在高频振动时，上油腔2101中的油液受到的压力增大，迫使第二阀门2203打开，上油腔2101中的油液这时可以同时通过第一阀门2201和第二阀门2203进入下油腔2102中，抗蛇形阻尼器200的阻尼力减小。这样就使得抗蛇形阻尼器200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、不同车速以及不同的路况，提高轨道车辆在平直线路和曲线上的运行稳定性，同时，其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2102的流速，避免对下油腔2102造成过大的冲击，减少抗蛇形减振器200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220头部且具有空腔2402的壳体2401，并在壳体2401上开设连通孔2403用于连接空腔2402和下油腔2102。开设在活塞220上的第一连通通道2202则只需连接上油腔2101和空腔2402即可。同时，第二阀门2203仍然设置在第一连通通道2202上。具体的，可以将壳体2401和活塞220头部一体设置，这样可以加强活塞220和壳体2401的连接强度，提高抗蛇形减振器200的使用寿命。

通过设置与活塞220头部连接并具有空腔2402的壳体2401，油液自上油腔2101通过第二阀门2203流入空腔2402时会受到空腔2402中油液的阻力，从而降低油液的流速避免从第二阀门2203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200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2402的容积、开设在壳体2401上连通孔2403的大小以及连通孔2403的位置等各个因素共同协调来调整通过第二阀门2203的油液的流速，尽量消除从第二阀门2203流入的高压油液对下油腔2102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2403可以设置在壳体2401的顶部。通过将连通孔2403设置在壳体2401的顶部，加大了上油腔2101中油液通过第二阀门2203流入下油腔2102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2203流入的高压油液对下油腔2102的冲击，使得抗蛇形减振器200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所述的橡胶节点100，或者，该轨道车辆上安装有如实施例2所述的动力转向架10。

本实施例的轨道车辆，将橡胶节点100关于芯轴120对称的上、下两侧的橡胶层130上开设通过第一连通通道160连通的上空腔140和下空腔150，并在上空腔140和下空腔150中注入液体，该液体未充满整个上空腔140和下空腔150。当轨道车辆在低频振动时，液体可以自由的在上空腔140和下空腔150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140和下空腔150之间快速流动，此时橡胶节点100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100内液体的流速就会相应的发生变化，上空腔140和下空腔150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100的刚度也发生相应的变化，使得橡胶节点100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。同时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 (6)

1.一种橡胶节点，其特征在于，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一连通通道，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；

所述第一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。

2.根据权利要求1所述的橡胶节点，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，所述凹槽的一端与第一连接段连接，所述凹槽的另一端与第三连接段连接。

3.根据权利要求2所述的橡胶节点，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。

4.根据权利要求2所述的橡胶节点，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。

5.一种动力转向架，所述动力转向架的摇枕与构架之间安装有抗蛇形减振器，其特征在于，所述动力转向架的轴箱与构架之间连接有如权利要求1-4任一项所述的橡胶节点；

所述抗蛇形减振器包括：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；所述活塞的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二连通通道，所述第二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；

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，所述第二连通通道连接所述空腔和第一油腔；

所述连通孔设置在所述壳体朝向第一油腔一侧的侧壁上。

6.一种轨道车辆，其特征在于，所述轨道车辆上安装有如权利要求1-4任一项所述的橡胶节点。