CN108116440A - 一种可控弹性节点刚度的液压型装置 - Google Patents

一种可控弹性节点刚度的液压型装置 Download PDF

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张文玺
米立柱
赵清海
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Abstract

本发明公开了一种可控弹性节点刚度的液压型装置，包括一可控液压系统、控制单元，能够检测弹性节点系统的刚度值，能够给可控液压系统提供指令；液体压力输出单元，能够根据控制单元指令输出给弹性节点以可控的压力，橡胶弹性节点接受液压系统输出的压力，由橡胶和液体共同提供给弹性节点可控的刚度值。通过给弹性节点提供可控的液体压力，实现各弹性节点刚度值的一致，保证各个轮对轴箱纵向刚度、横向刚度和垂向刚度的一致，实现机车车辆高速可靠运行。

Description

一种可控弹性节点刚度的液压型装置
技术领域
本专利涉及一种可控弹性节点刚度的液压型装置，该装置通过橡胶弹性关节提供可控压力的液体，能够根据转向架动力学要求，调整在不同工况下橡胶节点的刚度值，实现转向架各个轮对轴箱装置都有相同的纵向刚度、横向刚度和垂向刚度。
背景技术
铁路机车车辆转向架轴箱定位装置(约束轮对与构架之间相对运动的机构，称为轴箱定位装置),其中的两种轴箱定位方式为：拉杆式轴箱定位方式和转臂式定位方式。这两种定位方式的特点是能够保证转向架轮对在纵向和横向具有适宜的弹性定位刚度，结构形式能够实现良好的弹性定位作用，其性能稳定，结构简单可靠。
这两种定位方式共同点是在拉杆式定位方式中的轴箱拉杆体和转臂式定位方式轴箱体的拉杆端部的孔内都安装一个弹性体，这个弹性体称为弹性节点，该弹性节点包括芯轴、外套和中间橡胶硫化为一体的弹性体结构，为轴箱拉杆装置提供纵向、横向、扭转和偏转刚度，改善机车车辆运行性能和舒适性，保证机车车辆运行的安全性、稳定性和平稳性。
现有的橡胶弹性节点(如附图5)包括芯轴21、外套23和中间橡胶22硫化为一体的弹性体结构，为轴箱拉杆装置提供纵向、横向、扭转和偏转刚度(如附图6)，改善机车车辆运行性能和舒适性，保证机车车辆运行的安全性、稳定性和平稳性。
由于橡胶本身的特性：温度特性(附图7)、刚度特性、橡胶的蠕变特性(附图8)和应力松弛、橡胶的老化以及湿度等的影响，目前的橡胶弹性节点有以下缺点：
缺点1：计算刚度值与实际值不同，大约相差约20％,
例如：径向刚度的计算公式：
式中，
ε＝(d-d0)/d0
d0-压入后橡胶套外直径，d0＝2r2(mm)；
d-压入前橡胶套外直径(mm)；
G'＝(1+ε)2G(N/mm2)
Rr2,r1-分别为橡胶套压入后的外半径和内半径(mm)
l-橡胶套长度，建议取压入后长度(mm)
缺点2：橡胶产品刚度的离散性。受到橡胶件制造工艺的影响，一般橡胶产品的硬度指标控制在HS±(2～4)。由此引起的产品弹性模数变化约为12％～20％。在实际制造的不同个体的橡胶产品刚度值离散性较大。
缺点3：实际运用中，橡胶产品个体的刚度也是在变化的，橡胶产品的刚度在不同载荷下的刚度值不同，新造橡胶元件与运用一段时间后的刚度值也不同。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种可控弹性节点刚度的液压型装置，该可控弹性节点刚度的液压型装置包括一可控液压系统、控制单元，能够检测弹性节点系统的刚度值，能够给可控液压系统提供指令；液体压力输出单元，能够根据控制单元指令输出给弹性节点以可控的压力。
优选地，所述弹性节点为橡胶弹性节点，橡胶弹性节点接受液压系统输出的压力，由橡胶和液体共同提供给弹性节点可控的刚度值。
优选地，所述弹性节点，包括位于中心的柱状的刚性芯轴，芯轴中心和径向位置开有孔，刚性套设在所述刚性芯轴上的相适应的刚性外圈，刚性套包含有容纳一定体积液体的空腔，以及粘结在所述刚性芯轴和所述刚性外圈之间的弹性体，弹性体包括有液体通过的通道。
优选地，一种可控弹性节点刚度的液压型装置还包括，连接管路，连接管路为软管结构，可控液压系统输出液体压力经由连接管路输出至弹性节点。
优选地，可控液压系统控制单元检测橡胶节点刚度值，控制单元发出指令给液压单元，液压单元给橡胶节点提供指令要求的压力。
附图说明
图1为本发明涉及的一种可控橡胶弹性节点刚度的液压型装置示意图；
图2为本发明涉及的一种可控橡胶弹性节点刚度的液压型装置的控制原理图；
图3为本发明涉及的一种可控橡胶弹性节点刚度的液压型装置的弹性节点示意图。
附图标记：
控液压系统-1；
弹性节点-2；
柱状的刚性芯轴-21；
芯轴中心和径向位置开有孔-211；
刚性套-22；
刚性外圈-21；
空腔-221；
弹性体-23；
通道-231；
连接管路-3。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。以下结合附图对本发明型进一步说明。
一种可控橡胶弹性节点刚度的液压型装置，包括一可控液压系统1，包括了控制单元，能够检测弹性节点系统的刚度值，能够给可控液压系统提供指令；液体压力输出单元，能够根据控制单元指令输出给弹性节点以可控的压力。橡胶弹性节点接受液压系统输出的压力，由橡胶和液体共同提供给弹性节点可控的刚度值。
如上所述的可控橡胶弹性节点刚度的液压型装置如附图1所示，图中所述可控液压系统(1)为箱型结构，其控制原理如附图2所示。
如上所述的刚度可控液压型橡胶弹性节点装置，其中，所述弹性节点，如附图3示，弹性节点(2)包括位于中心的柱状的刚性芯轴(21)，芯轴中心和径向位置开有孔(211)，刚性套(22)设在所述刚性芯轴上(21)的相适应的刚性外圈，刚性套(22)包含有容纳一定体积液体的空腔(221)，以及粘结在所述刚性芯轴和所述刚性外圈之间的弹性体(23)，弹性体包括有液体通过的通道(231)。
如上所述的刚度可控液压型橡胶弹性节点装置，其中，所述连接管路(3)为软管结构，所述可控液压系统(1)输出液体压力经由连接管路(3)输出至弹性节点(2)。
工作原理为可控液压系统(1)控制单元检测橡胶节点刚度值，控制单元发出指令给液压单元，液压单元给橡胶节点提供指令要求的压力。
随着机车车辆速度的不断提高，机车车辆转向架一系刚度值对于机车车辆动力学的影响愈显得重要，本发明公开了一种新型铁路机车车辆用可控弹性节点刚度的液压型装置，其特征在于，在目前弹性节点技术上，通过增加可控的液压机构，给弹性节点提供可控压力的液体，保证弹性节点的刚度值与设计值基本一致，同时能够根据转向架动力学要求，调整在不同工况下橡胶节点的刚度值，实现转向架各个轮对轴箱装置都有相同的纵向刚度、横向刚度和垂向刚度。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种可控弹性节点刚度的液压型装置，其特征在于，该可控弹性节点刚度的液压型装置包括一可控液压系统、控制单元，能够检测弹性节点系统的刚度值，能够给可控液压系统提供指令；液体压力输出单元，能够根据控制单元指令输出给弹性节点以可控的压力。
2.根据权利要求1所述的一种可控弹性节点刚度的液压型装置，其特征在于，所述弹性节点为橡胶弹性节点，橡胶弹性节点接受液压系统输出的压力，由橡胶和液体共同提供给弹性节点可控的刚度值。
3.根据权利要求1所述的一种可控弹性节点刚度的液压型装置，其特征在于，所述弹性节点，包括位于中心的柱状的刚性芯轴，芯轴中心和径向位置开有孔，刚性套设在所述刚性芯轴上的相适应的刚性外圈，刚性套包含有容纳一定体积液体的空腔，以及粘结在所述刚性芯轴和所述刚性外圈之间的弹性体，弹性体包括有液体通过的通道。
4.根据权利1所述的一种可控弹性节点刚度的液压型装置，其特征在于，还包括，连接管路，连接管路为软管结构，可控液压系统输出液体压力经由连接管路输出至弹性节点。
5.根据权利1所述的一种可控弹性节点刚度的液压型装置，其特征在于，可控液压系统控制单元检测橡胶节点刚度值，控制单元发出指令给液压单元，液压单元给橡胶节点提供指令要求的压力。
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