CN108082203B - 一种抗侧滚装置及其安装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗侧滚装置及其安装结构，包括第一拉压油缸和第二拉压油缸，第一拉压油缸的有杆腔与第二拉压油缸的无杆腔通过第一管路连通，第一拉压油缸的无杆腔与第二拉压油缸的有杆腔通过第二管路连通；在第一管路上设有第一缓冲油缸，在第二管路上设有第二缓冲油缸；第二缓冲缸的第二上腔体与第二管路连通；第一拉压油缸的有杆腔、第二拉压油缸的无杆腔、第一上腔体三者的液压油压力总和与第一缓冲缸内的弹性元件反作用力平衡；第二拉压油缸的有杆腔、第一拉压油缸的无杆腔、第二上腔体三者的液压油压力总和与第二缓冲缸内的弹性元件反作用力平衡。本发明能有效避免扭杆疲劳断裂的问题，具有结构简单、轻量化等优点。
Description
技术领域
本发明属于轨道交通领域，具体涉及一种抗侧滚装置及其安装结构。
背景技术
目前在轨道车辆上安装抗侧滚装置，提高车辆抗侧滚刚度已成为普遍趋势。抗侧滚装置主要特点是：只对车辆的侧滚运动产生抗侧滚力，对于车辆的垂直振动（车体沉浮）、横摆运动（车体横移）不起作用。
现有的抗侧滚装置通常为机械式结构，主要由拉压杆、扭杆、扭臂和轴箱支座等结构件组成。在该结构中，扭杆材质选用弹簧钢，具有一定的扭转刚度，在车体侧滚时扭杆承受扭矩发生扭转变形，为车体提供抵抗侧滚运动的反作用力，并通过扭臂和拉压杆传递至车体，确保车辆安全运行。其中，扭杆是抗侧滚装置的主要承载部件，在车辆长期使用运行中承受较大的工作应力，扭杆易出现疲劳裂纹甚至断裂的现象，给车辆运行带来严重的安全隐患。而且，现有机械式的抗侧滚装置各组成部分均为钢制结构件，重量较大，不利于车辆的轻量化设计，且安装拆卸不便利。
另外，对本案中所提到的方向词汇进行定义，在轨道车辆领域中，技术人员通常认定的方向有三种：
垂向：竖直垂直于轨面的方向。
纵向：沿着轨道的方向。
横向：水平垂直于轨道的方向。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种结构简单、轻量化的液压抗侧滚装置及其安装结构。
本发明解决问题的技术方案是：一种抗侧滚装置，包括第一拉压油缸和第二拉压油缸，第一拉压油缸的有杆腔与第二拉压油缸的无杆腔通过第一管路连通，第一拉压油缸的无杆腔与第二拉压油缸的有杆腔通过第二管路连通；
在第一管路上设有第一缓冲油缸，在第二管路上设有第二缓冲油缸；所述第一缓冲油缸包括第三缸体、设置于第三缸体内的活塞板，活塞板将第三缸体分隔为两个相互隔离的第一上腔体和下腔体，第一上腔体内充满液压油，下腔体内设有弹性元件，所述第一上腔体与第一管路连通；
所述第二缓冲油缸与第一缓冲油缸具有相同的结构，第二缓冲缸的第二上腔体与第二管路连通；
第一拉压油缸的有杆腔、第二拉压油缸的无杆腔、第一上腔体三者的液压油压力总和与第一缓冲缸内的弹性元件反作用力平衡；第二拉压油缸的有杆腔、第一拉压油缸的无杆腔、第二上腔体三者的液压油压力总和与第二缓冲缸内的弹性元件反作用力平衡。
具体的，所述第一拉压油缸包括第一缸体、设置于第一缸体内的活塞，活塞将第一缸体分隔为两个相互隔离的第一上腔室和第一下腔室，在第一上腔室和第一下腔室内充满液压油；第一上腔室即为第一拉压油缸的有杆腔，第一下腔室即为第一拉压油缸的无杆腔；
所述第一拉压油缸和第二拉压油缸具有相同的结构，第二拉压油缸的两个相互隔离的腔室分别为第二上腔室和第二下腔室；第二上腔室即为第二拉压油缸的有杆腔，第二下腔室即为第二拉压油缸的无杆腔。
上述方案取消了传统的机械式抗侧滚装置，通过活塞的运动，推动油液流动，将车体的作用力转化成液压系统的压力，利用液压原理解决车辆抗侧滚问题。
优选的，所述第一上腔室、第一下腔室、第二上腔室、第二下腔室四者容积相等。
优选的，所述弹性元件为弹簧或高弹橡胶。
相应的，本发明还提供一种上述抗侧滚装置的安装结构，所述第一拉压油缸和第二拉压油缸横向对称设置于底架两侧，第一拉压油缸和第二拉压油缸的活塞上端均各自与底架铰接，第一拉压油缸和第二拉压油缸的下端均各自与构架铰接。
优选的，第一拉压油缸和第二拉压油缸的活塞上端均各自通过关节球头与底架铰接，第一拉压油缸和第二拉压油缸的下端均各自通过关节球头与构架铰接。
关节球头能够扭转和偏转，可以适应车体相对转向架的侧滚及横摆运动所产生的转角。
本发明的显著效果是：
1.本发明提供的液压抗侧滚装置能完全替代传统的机械式抗侧滚装置的功能，仅对车辆在侧滚运动时提供抗侧滚刚度，抵抗侧滚运动，在其他各工况时不起作用，不会影响车辆本身的垂向、横向刚度。
2.取消了传统的抗侧滚扭杆，利用液压原理解决车辆抗侧滚问题，能有效避免扭杆疲劳断裂的问题。
3.结构简单，取消了传统抗侧滚装置的轴箱支座，钢轴承，扭臂等结构件，大大减轻了整个装置的重量，满足产品轻量化设计要求，易于安装。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明抗侧装置结构示意图。
图2为第一缓冲油缸结构示意图。
图3 为第一拉压油缸结构示意图。
图4为车体侧滚运动时抗侧装置动作示意图。
图5为车体向下运动时抗侧装置动作示意图。
图6为车体横向运动时抗侧装置动作示意图。
图中：1-底架，2-第一拉压油缸，3-构架，4-第二缓冲油缸，5-第一缓冲油缸，6-第二拉压油缸，7-第一管路，8-第二管路，21-第一缸体，22-活塞,23-第一上腔室，24-第一下腔室,41-第二上腔体，51-第三缸体，52-活塞板，53-第一上腔体,54-下腔体，55-弹性元件，61-第二上腔室，62-第二下腔室。
具体实施方式
如图1～3所示，一种抗侧滚装置，包括第一拉压油缸2和第二拉压油缸6，所述第一拉压油缸2包括第一缸体21、设置于第一缸体21内的活塞22。活塞22将第一缸体21分隔为两个相互隔离的第一上腔室23和第一下腔室24。在第一上腔室23和第一下腔室24内充满液压油。
所述第一拉压油缸2和第二拉压油缸6具有相同的结构。第二拉压油缸6的两个相互隔离的腔室分别为第二上腔室61和第二下腔室62。
所述第一上腔室23和第二下腔室62通过第一管路7连通。第一下腔室24和第二上腔室61通过第二管路8连通。在第一管路7上设有第一缓冲油缸5。在第二管路上设有第二缓冲油缸4。
所述第一缓冲油缸5包括第三缸体51、设置于第三缸体51内的活塞板52，活塞板52将第三缸体51分隔为两个相互隔离的第一上腔体53和下腔体54。第一上腔体53内充满液压油。下腔体54内设有弹性元件55，所述第一上腔体53与第一管路7连通。
所述第二缓冲油缸4与第一缓冲油缸5具有相同的结构。第二缓冲缸4的第二上腔体41与第二管路8连通。
第一上腔室23、第二下腔室62、第一上腔体53三者的液压油压力总和与第一缓冲缸5内的弹性元件55反作用力平衡。
第二上腔室61、第一下腔室24、第二上腔体41三者的液压油压力总和与第二缓冲缸4内的弹性元件反作用力平衡。
所述第一上腔室23、第一下腔室24、第二上腔室61、第二下腔室62四者容积相等。
所述弹性元件55为弹簧或高弹橡胶。
本实施例还提供一种抗侧滚装置的安装结构，所述第一拉压油缸2和第二拉压油缸6横向对称设置于底架1两侧。
第一拉压油缸2和第二拉压油缸6的活塞22上端均各自通过关节球头与底架1铰接，第一拉压油缸2和第二拉压油缸6的下端均各自通过关节球头与构架3铰接。
如图4所示，当车辆通过小半径曲线时，车体产生侧滚运动（假定车体向右侧侧滚），第一拉压油缸2的活塞22受向上的拉伸力，第一上腔室23中油液被压缩至第一缓冲油缸5；同步地，第二拉压油缸6活塞杆承受向下的压缩力，第二下腔室62中油液被压缩至第一缓冲油缸5。第一缓冲油缸5油液增加，迫使其活塞板52移动并压缩弹性元件55变形，变形量由弹性元件55刚度及第一缓冲油缸5容积决定。当车辆驶出弯道进入直轨时，车体恢复成水平状态，第一缓冲油缸5的弹性元件55由弹性力作用恢复至初始状态，同时使第一缓冲油缸5中的油液流至第一、第二拉压油缸。车体向左侧侧滚时，抗侧滚装置作用机理同上。
如图5所示，当车辆在不平顺的直线轨道时，车辆垂直振动较大，车体产生沉浮运动（假设车体下沉运动），由于受到车体向下的作用力，此时第一、第二拉压油缸的活塞同时向下运动，两侧的第一上腔室、第二上腔室容积增大，压力减小，第一下腔室、第二下腔室容积减小，压力均增大，且上腔室增大的容积等于下腔室减小的容积。因此，抗侧滚装置油液流动方向为：第一拉压油缸2的第一下腔室24油液被压至第二拉压油缸6的第二上腔室61中，第二拉压油缸6的第二下腔室62油液被压缩至第一拉压油缸2的第一上腔室23中。对于车体上浮运动，液压抗侧滚装置作用机理同上。
如图6所示，当车辆发生横摆运动时，车体横向偏移，第一、第二拉压油缸的活塞同时向上运动，承受拉伸力，此时作用机理与车体的沉浮运动类似。
上述动作原理仅对车辆在侧滚运动时提供抗侧滚刚度，抵抗侧滚运动，在其他各工况时不起作用，不会影响车辆本身的垂向、横向刚度。
Claims (6)
1.一种抗侧滚装置，其特征在于：包括第一拉压油缸（2）和第二拉压油缸（6），第一拉压油缸（2）的有杆腔与第二拉压油缸（6）的无杆腔通过第一管路（7）连通，第一拉压油缸（2）的无杆腔与第二拉压油缸（6）的有杆腔通过第二管路（8）连通；
在第一管路（7）上设有第一缓冲油缸（5），在第二管路上设有第二缓冲油缸（4）；所述第一缓冲油缸（5）包括第三缸体（51）、设置于第三缸体（51）内的活塞板（52），活塞板（52）将第三缸体（51）分隔为两个相互隔离的第一上腔体（53）和下腔体（54），第一上腔体（53）内充满液压油，下腔体（54）内设有弹性元件（55），所述第一上腔体（53）与第一管路（7）连通；
所述第二缓冲油缸（4）与第一缓冲油缸（5）具有相同的结构，第二缓冲缸（4）的第二上腔体（41）与第二管路（8）连通；
第一拉压油缸（2）的有杆腔、第二拉压油缸（6）的无杆腔、第一上腔体（53）三者的液压油压力总和与第一缓冲缸（5）内的弹性元件（55）反作用力平衡；第二拉压油缸（6）的有杆腔、第一拉压油缸（2）的无杆腔、第二上腔体（41）三者的液压油压力总和与第二缓冲缸（4）内的弹性元件反作用力平衡。
2.根据权利要求1所述的抗侧滚装置，其特征在于：所述第一拉压油缸（2）包括第一缸体（21）、设置于第一缸体（21）内的活塞（22），活塞（22）将第一缸体（21）分隔为两个相互隔离的第一上腔室（23）和第一下腔室（24），在第一上腔室（23）和第一下腔室（24）内充满液压油；第一上腔室（23）即为第一拉压油缸（2）的有杆腔，第一下腔室（24）即为第一拉压油缸（2）的无杆腔；
所述第一拉压油缸（2）和第二拉压油缸（6）具有相同的结构，第二拉压油缸（6）的两个相互隔离的腔室分别为第二上腔室（61）和第二下腔室（62）；第二上腔室（61）即为第二拉压油缸（6）的有杆腔，第二下腔室（62）即为第二拉压油缸（6）的无杆腔。
3.根据权利要求2所述的抗侧滚装置，其特征在于：所述第一上腔室（23）、第一下腔室（24）、第二上腔室（61）、第二下腔室（62）四者容积相等。
4.根据权利要求1所述的抗侧滚装置，其特征在于：所述弹性元件（55）为弹簧或高弹橡胶。
5.一种如权利要求2～4任一项所述的抗侧滚装置的安装结构，其特征在于：所述第一拉压油缸（2）和第二拉压油缸（6）横向对称设置于底架（1）两侧，第一拉压油缸（2）和第二拉压油缸（6）的活塞（22）上端均各自与底架（1）铰接，第一拉压油缸（2）和第二拉压油缸（6）的下端均各自与构架（3）铰接。
6.根据权利要求5所述的安装结构，其特征在于：第一拉压油缸（2）和第二拉压油缸（6）的活塞（22）上端均各自通过关节球头与底架（1）铰接，第一拉压油缸（2）和第二拉压油缸（6）的下端均各自通过关节球头与构架（3）铰接。
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