CN109236928B - 一种用于轨道列车的减振装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种用于轨道列车的减振装置，其包括具有密闭的储液腔的壳体元件；密封式穿过壳体元件的弹性的底壁而向下延伸的芯轴组件；包覆式设置在芯轴组件的外壁上并位于储液腔内的弹簧元件，弹簧元件将储液腔分隔为上液腔和下液腔，其中，在芯轴组件上设置有用于连通上液腔和下液腔的流体通道，该减振装置在弹簧组件的基础上耦合流体阻尼作用，将弹簧组件的动刚度特性与流体的阻尼特性串联，从而提高了减振装置的动刚度稳定性和减振耗能能力。

Description

一种用于轨道列车的减振装置
技术领域
本发明涉及轨道列车技术领域，具体涉及一种用于轨道列车的减振装置。
背景技术
轨道列车在行驶过程中，会产生复杂的振动现象。由此，轨道列车上安装衰减机械振动的减振装置是必不可少的。例如，锥形弹簧用于机车车辆转向架的一系悬挂，主要作用为承受车体和构架的载荷。
传统的橡胶锥形弹簧容易获得垂向、横向和纵向不同的刚度值，具有较好的非线性特点，因此能够满足一般轴箱悬挂要求。但是，随着铁路运行速度的提高和载重量的增加，由于橡胶材料的局限性，橡胶锥形弹簧随着频率的增加动刚度下降，出现高频动态软化的现象；同时橡胶材料的阻尼较小，对振动能量的耗散能力有限。则传统橡胶锥形弹簧的局限性日益明显。
由此，发明一种具有稳定的动刚度的用于轨道列车的减振装置是丞待解决的问题。
发明内容
针对现有技术中所存在的上述技术问题的部分或者全部，本发明提出了一种用于轨道列车的减振装置。该减振装置在弹簧组件的基础上耦合流体阻尼作用，将弹簧组件的动刚度特性与流体的阻尼特性串联，从而提高了减振装置的动刚度稳定性。
根据本发明，提出了一种用于轨道列车的减振装置，包括：
具有密闭的储液腔的壳体元件，
密封式穿过壳体元件的弹性的底壁而向下延伸的芯轴组件，
包覆式设置在芯轴组件的外壁上并位于储液腔内的弹簧元件，弹簧元件将储液腔分隔为上液腔和下液腔，
其中，在芯轴组件上设置有用于连通上液腔和下液腔的流体通道。
在一个实施例中，流体通道的至少一部分构造为螺旋式。
在一个实施例中，芯轴组件具有：
芯轴主体，在芯轴主体上设置容纳槽，
设置在容纳槽中的柱体，
其中，在柱体的外壁上或者容纳槽的内壁上螺旋式设置第一凹槽以使得芯轴主体与柱体在第一凹槽处形成流体通道的第一段。
在一个实施例中，容纳槽垂向设置，并且在芯轴主体上设置用于连通下液腔和第一段的径向孔，并且在向孔的内表面设置有螺纹槽。
在一个实施例中，在柱体上设置开口向上的盲孔，盲孔与上液腔和第一段连通。
在一个实施例中，壳体元件包括壳体主体和密封式设置在壳体主体下开口处的橡胶件，其中，在芯轴主体上构造有使得在从上到下的方向上芯轴主体的截面面积减小的第一台阶面，在第一台阶面上设置有第二凹槽，橡胶件上表面设置有能嵌入到第二凹槽内的第一凸出部，在第一台阶面处设置能抵压橡胶件的下表面的垫片。
在一个实施例中，在垫片上设置第三凹槽，同时，在橡胶件的下表面设置能嵌入到第三凹槽内的第二凸出部。
在一个实施例中，在位于第一台阶面和垫片之间的橡胶件的上表面和下表面的至少一个表面上设置多个间隔分布的凸出环。
在一个实施例中，芯轴主体与柱体过盈配合。
在一个实施例中，在芯轴主体上设置能限定柱体轴向位置的限位部，限位部通过压装工艺形成。
与现有技术相比，本发明的优点在于，在轨道列车运行过程中，液体可以通过彼此连通的上液腔和下液腔流动，增加流体阻尼作用，从而提高了减振装置的动刚度稳定性，并提高减振装置的减震耗能作用。
附图说明
下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：
图1显示了根据本发明的一个实施例的减振装置的剖面图；
图2显示了根据本发明的一个实施例的减振装置的立体剖面图；
图3显示了根据本发明的一个实施例的柱体的立体图；
图4为来自图1的A处的放大图；
减振装置100、壳体元件1、储液腔11、上液腔12、下液腔13、壳体主体14、上盖板15、橡胶件16、金属环17、第一凸出部18、第二凸出部19；芯轴组件2、芯轴主体21、柱体22、容纳槽23、第一凹槽24、径向孔25、盲孔26、限位部27、第一台阶面28、第二凹槽29；弹簧元件3；流体通道4；垫片5、第三凹槽51；凸出环10
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步说明。
图1和图2均显示了根据本发明的减振装置100。如图1和2所示，该减振装置100包括壳体元件1、芯轴组件2和弹簧元件3。其中，壳体元件1具有密闭的储液腔11，用于存储液体。设置在储液腔11内的芯轴组件2，并且芯轴组件2的下端穿过壳体元件1的弹性的底壁而向下延伸。弹簧元件3包覆式设置在芯轴组件2的外壁上并位于储液腔11内，以将储液腔11分隔为上液腔12和下液腔13。并且，在芯轴组件2上设置有流体通道4，用于连通上液腔12和下液腔13。
在使用过程中，该减振装置100设置在轨道列车的转向架一系悬挂上，其壳体元件1的顶壁与转向架连接，而芯轴组件2与轴箱连接。在轨道列车运行过程中，弹簧元件3能很好的消散振动能量。同时，根据振动的不同方向，液体通过流体通道4在上液腔41和下液腔42之间流动，产生流体阻尼效益，提高减振装置100的动刚度稳定性和减振耗能能力。通过在芯轴组件2上布设流体通道4，能提高布设灵活性增加调整范围，使得减振装置100结构简单，加工方便，易于实现。另外，利用弹簧元件3分隔而形成的上液腔41和下液腔42本身容积较大，从而可以大范围调整减振装置100的阻尼效应，满足轨道列车的动态性能。上述结构的壳体元件1起到了保护弹簧元件3的作用，避免弹簧元件3收到外物刮划，从而提高了减振装置100的使用寿命。
在一个实施例中，芯轴组件2包括芯轴主体21和柱体22。其中，在芯轴主体21上设置容纳槽23。同时，在柱体22的外壁上设置第一凹槽24。在将柱体22放入到容纳槽23内后，在第一凹槽24处形成了流体通道4的一段(为了指代方便，将在第一凹槽24处所形成的流体通道4的那段称为第一段)。优选地，该第一凹槽24可以构造为螺旋槽。进一步优选地，该螺旋式的第一凹槽24的螺旋升角为10-70度，例如为40度。如图3所示。这种设置可以适当增加流体通道4的长度，以增加阻尼效应。同时，这种设置还可以通过调整螺旋式的第一凹槽24的螺距、螺旋升角和截面面积等参数来调整流体通道4的阻尼效应，以满足设计需要。当然，第一凹槽24还可以设置在容纳槽23的内壁上。这种设置同样可以形成螺旋式的流体通道4的第一段。
在一个具体的实施例中，如图1和2所示，该容纳槽23垂向(图中从上到下的方向)设置。同时，柱体22与其匹配。同时，在芯轴主体21上设置用于连通下液腔13和上述第一段的径向孔25。由此，流体通过第一段后，再通过径向孔25进入到下液腔13中。优选地，在周向方向上，可以分布多个径向孔25，以调整流体阻尼效应。而径向孔25的实际数量和自身参数(例如，截面面积)等可以根据不同需要进行不同设置。进一步优选地，在径向孔25的内表面设置有螺纹槽(图中未示出)。该螺纹槽能增大表面粗糙度进而增加液体的摩擦力，以提高阻尼效应。同时，螺纹槽处还起到了沉积收集杂质的作用。
在一个具体的实施例中，在柱体22上设置盲孔26。该盲孔26的开口向上，以与上液腔12连通。同时，该盲孔26还与第一凹槽24的上端连通。液体可以先从上液腔12进入到盲孔26处，然后再从盲孔26处进入到由第一凹槽24所形成的第一段。这种设置可以保证上液腔12与第一段的有效连通。另外，该盲孔26还起到了沉积收集杂质的作用。从而降低了流体通道6被堵塞的风险，增加减振装置100的使用寿命。再有，液体在经过盲孔26流入第一凹槽24或从第一凹槽24流出时，盲孔26起到稳流作用，减小了流体的湍流强度，从而增加了整个减振装置100的稳定性。
需要说明的是，图1和2给出了流体通道4的一段设置为螺旋形式的一个例子，而流通通道4还可以设置为其它包含螺旋流道的结构形式。例如，在图1和2的径向孔25处，也可以参照上述的芯轴主体21和柱体22配合形式设置螺旋流道。由此，只要是能够连通上液腔12和下液腔13，并包括一段螺旋式流道的流体通道4的结构形式均包括在本申请的保护范围之中。
第一凹槽24的截面构造为矩形结构，其截面尺寸可以根据不同的需要进行设置。这种结构简单，易于实现。需要说明的是，本申请的第一凹槽24并不限定于上述结构，第一凹槽24的截面形状还可以构造为其它结构，例如，“V”形、梯形、“U”形或半圆形等。
芯轴主体21与柱体22过盈配合。并且，芯轴主体21与柱体22的过盈量为0.2-0.5mm。这种设置一方面能保证柱体22被顺利地压入到芯轴主体21内，还能保证柱体22和芯轴主体21之间的密封。在生产过程中，柱体22被压装到芯轴主体21的容纳槽23中。另外，在芯轴主体21上设置能限定柱体22轴向位置的限位部27，限位部27通过压装工艺形成。也就是，在将柱体22地压入到芯轴主体21的容纳槽23中后，芯轴主体21的沿高于柱体22，则在对芯轴主体21的沿进行压装使其弯曲并形成如图1所示的限位部27。该结构简单，加工方便。
壳体元件1包括壳体主体14、上盖板15和橡胶件16。其中，壳体主体14呈筒状，用于限定和容纳弹簧元件3。上盖板15设置在壳体主体14的上开口处，用于密封式封堵壳体主体14。并且，在使用过程中，上盖板15连接转向架。橡胶件16设置在壳体主体14的下开口处，用于密封式封堵壳体主体14以形成储液腔11。在轨道列车运行过程中，减振装置100的弹簧元件3可以相对应上盖板15运动，同时，流体可以在上液腔12和下液腔13之间进行流动，以形成阻尼力。
橡胶件16为环状件，其外沿与壳体主体14密封连接。具体地，如图1所示，橡胶件16的外沿与金属环17硫化在一起，然后金属环17再与壳体主体14通过螺纹连接固定在一起。橡胶件16的内沿与芯轴主体21连接，用于实现密封作用。具体地，在芯轴主体21上构造有第一台阶面28。该第一台阶面28使得在从上到下的方向上芯轴主体21的截面面积减小。在第一台阶面28上设置有第二凹槽29。相对应地，橡胶件16上表面设置第一凸出部18。第一凸出部18嵌入到第二凹槽29内后，再在第一台阶面28处设置垫片5，以将橡胶件16抵在芯轴主体21的第一台阶面28处。这种结构方式一方面实现了对橡胶件16的固定，另一方面实现了对下液腔13的密封。
为了进一步提高密封效果，在垫片5上设置第三凹槽51。同时，在橡胶件16的下表面设置能嵌入到第三凹槽51内的第二凸出部19。这种设置加强了对橡胶件16的固定作用，同时，进一步增加了密封效果。
在一个实施例中，如图4所示，在第一台阶面28和垫片5之间的橡胶件16的上表面和下表面的至少一个面上设置多个凸出环10。在垫片5将橡胶件16抵压在第一台阶面28处时，凸出环10变形以增加密封效果。另外，由于设置该凸出环10，还能增加第一台阶面28和橡胶件16之间，或者垫片5和橡胶件16之间的摩擦力，从而增加橡胶件16的固定效果。
本申请中，方位用语“上”、“下”均以减振装置100的实际工作方位为参照。
以上仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种用于轨道列车的减振装置，其特征在于，包括：
具有密闭的储液腔的壳体元件，
密封式穿过所述壳体元件的弹性的底壁而向下延伸的芯轴组件，
包覆式设置在所述芯轴组件的外壁上并位于所述储液腔内的弹簧元件，所述弹簧元件将所述储液腔分隔为上液腔和下液腔，
其中，在所述芯轴组件上设置有用于连通所述上液腔和所述下液腔的流体通道，所述流体通道的至少一部分构造为螺旋式，
并且，所述芯轴组件具有：
芯轴主体，在所述芯轴主体上设置容纳槽，
设置在所述容纳槽中的柱体，
其中，在所述柱体的外壁上或者所述容纳槽的内壁上螺旋式设置第一凹槽以使得所述芯轴主体与所述柱体在所述第一凹槽处形成所述流体通道的第一段，
所述容纳槽垂向设置，并且在所述芯轴主体上设置用于连通下液腔和所述第一段的径向孔，并且在所述径向孔的内表面设置有螺纹槽。
2.根据权利要求1所述的减振装置，其特征在于，在所述柱体上设置开口向上的盲孔，所述盲孔与所述上液腔和所述第一段连通。
3.根据权利要求1所述的减振装置，其特征在于，所述壳体元件包括壳体主体和密封式设置在所述壳体主体下开口处的橡胶件，其中，在所述芯轴主体上构造有使得在从上到下的方向上所述芯轴主体的截面面积减小的第一台阶面，在所述第一台阶面上设置有第二凹槽，所述橡胶件上表面设置有能嵌入到所述第二凹槽内的第一凸出部，在所述第一台阶面处设置能抵压所述橡胶件的下表面的垫片。
4.根据权利要求3所述的减振装置，其特征在于，在所述垫片上设置第三凹槽，同时，在所述橡胶件的下表面设置能嵌入到所述第三凹槽内的第二凸出部。
5.根据权利要求4所述的减振装置，其特征在于，在位于所述第一台阶面和所述垫片之间的所述橡胶件的上表面和下表面的至少一个表面上设置多个间隔分布的凸出环。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的减振装置，其特征在于，所述芯轴主体与所述柱体过盈配合。
7.根据权利要求6所述的减振装置，其特征在于，在所述芯轴主体上设置能限定所述柱体轴向位置的限位部，所述限位部通过压装工艺形成。
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