CN109268422B - 一种用于铁道车辆车下设备的吸振结构 - Google Patents

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    • F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers

Abstract

本发明涉及一种用于铁道车辆车下设备的吸振结构，包括固定包覆在车下设备本体外表面上的吸振箱体，所述吸振箱体包括由内到外依次连接成整体的内侧金属层、橡胶阻尼层和外侧配重金属层，在内侧金属层上安装有穿透所述橡胶阻尼层和外侧配重金属层的悬挂元件，并通过悬挂元件将车下设备本体吊挂在铁道车辆的车体上。与现有技术相比，本发明通过在车下设备外部安装吸振箱体，可有效减小车下设备振动向车体地板的传递，同时车下设备自身振动能量亦被吸收，提高车辆的运行舒适性，且能够大大降低车下设备振动能量集中导致的服役周期内的故障概率，提高车辆的运行安全性。

Description

一种用于铁道车辆车下设备的吸振结构
技术领域
本发明属于铁道车辆的振动控制技术领域，涉及一种用于铁道车辆车下设备的吸振结构。
背景技术
近年来，动力分散技术在高速列车上得到了广泛运用，相对于动力集中型高速列车，动力分散技术可实现列车大功率牵引，减轻车辆对线路的冲击并降低轮轨噪声。动力分散技术也意味着在车体上需安装更多的牵引、制动等车下设备，诸如辅助变流器、牵引变流器等设备质量可达几吨以上，并且这些设备自身往往还具有激励源。为降低车下设备向车体传递的振动能量，高速列车车下设备多数采用橡胶件弹性隔振元件。
车下设备振动通过悬挂装置传递到车体地板，从而引起车体局部结构振动。以往大多数研究都是围绕车体振动抑制展开，这些研究均有效降低了车体局部结构振动，但同时设备振动加剧，车下设备振动能量集中将大大增加服役周期内的故障概率，严重影响铁道车辆的运行安全性。
发明内容
本发明为降低车下设备振动能量集中导致的服役周期内的故障概率，并进一步降低车下设备振动能量向车体的传递，提供一种合理转移车下设备振动能量的吸振结构，通过在车下设备本体外部安装吸振箱体，可有效减小车下设备振动向车体地板的传递，同时车下设备自身振动能量亦被吸收，提高车辆的运行舒适性，且能够大大降低车下设备振动能量集中导致的服役周期内的故障概率，提高车辆的运行安全性。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明的目的之一在于提出了一种用于铁道车辆车下设备的吸振结构，包括固定包覆在车下设备本体外表面上的吸振箱体，所述吸振箱体包括由内到外依次连接成整体的内侧金属层、橡胶阻尼层和外侧配重金属层，在内侧金属层上安装有穿透所述橡胶阻尼层和外侧配重金属层的悬挂元件，并通过悬挂元件将车下设备本体吊挂在铁道车辆的车体上。
进一步的，所述的内侧金属层上还安装有使得吸振箱体与车下设备本体保持固定的箱体定位件。
更进一步的，所述的箱体定位件呈锥形状，其尖端抵住所述车下设备本体。
进一步的，所述的内侧金属层与外侧配重金属层均采用钢材制成。
进一步的，所述的内侧金属层和外侧配重金属层与橡胶阻尼层硫化粘接成整体。
本发明的目的之二在于提出了一种轨道车辆，包括车体、车下设备本体，以及上述吸振结构。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)通过在铁道车辆车下设备加装吸振箱体，可有效减小车下设备振动向车体地板的传递，同时车下设备自身振动能量亦被吸收，提高车辆的运行舒适性，且能够大大降低车下设备振动能量集中导致的服役周期内的故障概率，提高车辆的运行安全性。
(2)安装、更换与拆卸十分便捷，造价经济。
附图说明
图1为本发明的吸振箱体的安装示意图；
图2为加装吸振箱体或直接采用金属箱体的车体的垂向震动加速度功率谱；
图3为加装吸振箱体或直接采用金属箱体的有源设备的垂向震动加速度功率谱；
图中标记说明：
1-车下设备本体，2-吸振箱体，21-内侧金属层，22-橡胶阻尼层，23-外侧配重金属层，3-箱体定位件，4-悬挂元件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
一种用于铁道车辆车下设备的吸振结构，参见图1所示，包括固定包覆在车下设备本体1外表面上的吸振箱体2，所述吸振箱体2包括由内到外依次连接成整体的内侧金属层21、橡胶阻尼层22和外侧配重金属层23，在内侧金属层21上安装有穿透所述橡胶阻尼层22和外侧配重金属层23的悬挂元件4，并通过悬挂元件4将车下设备本体1吊挂在铁道车辆的车体上。橡胶阻尼层22的阻尼材料的刚度与阻尼性能基于车下设备本体1垂向固有振动频率，利用动力吸振器“最优同调”原则确定，外侧配重金属层23的质量根据吸振幅度及吸振箱体2安装空间而定。具体计算公式为其中γ为吸振箱体2设计吸振频率fd与车下设备本体1垂向固有振动频率fn的比值，μ为外侧配重金属层23与车下设备本体1的质量比。通过调节橡胶阻尼层22的阻尼材料的外形及配合质量比，最终满足吸振箱体2吸振频率fd的设计要求。
请再参见图1，所述的内侧金属层21上还安装有使得吸振箱体2与车下设备本体1保持固定的箱体定位件3。更优选的，所述的箱体定位件3呈锥形状，其尖端抵住所述车下设备本体1。根据实际情况下不同车下设备本体1的形状及质量分布，可适当调整箱体定位件3的位置。
所述的内侧金属层21与外侧配重金属层23均采用钢材制成，所述的内侧金属层21和外侧配重金属层23与橡胶阻尼层22硫化粘接成整体。
在某一车体上加装上述任一实施例中的吸振箱体2，同样的，以直接采用金属箱体内置车下设备的车体作为对比例。图2、图3分别为加装吸振箱体2/直接采用金属箱体后车体以及有源设备(50Hz)的垂向振动加速度功率谱，从图2、图3可以看出，加装吸振箱体2后车体振动进一步下降；设备上有源激励得到了有效抑制(50Hz)，在6～13hz频段也有一定的吸振效果。
实施例2
一种轨道车辆，包括车体、车下设备本体1，以及上述实施例1中的吸振结构。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于铁道车辆车下设备的吸振结构，其特征在于，包括固定包覆在车下设备本体(1)外表面上的吸振箱体(2)，所述吸振箱体(2)包括由内到外依次连接成整体的内侧金属层(21)、橡胶阻尼层(22)和外侧配重金属层(23)，在内侧金属层(21)上安装有穿透所述橡胶阻尼层(22)和外侧配重金属层(23)的悬挂元件(4)，并通过悬挂元件(4)将车下设备本体(1)吊挂在铁道车辆的车体上，
同时，各部分满足
Figure FDA0002218169200000011
其中γ为吸振箱体(2)设计吸振频率fd与车下设备本体(1)垂向固有振动频率fn的比值，μ为外侧配重金属层(23)与车下设备本体(1)的质量比。
2.根据权利要求1所述的一种用于铁道车辆车下设备的吸振结构，其特征在于，所述的内侧金属层(21)上还安装有使得吸振箱体(2)与车下设备本体(1)保持固定的箱体定位件(3)。
3.根据权利要求2所述的一种用于铁道车辆车下设备的吸振结构，其特征在于，所述的箱体定位件(3)呈锥形状，其尖端抵住所述车下设备本体(1)。
4.根据权利要求1所述的一种用于铁道车辆车下设备的吸振结构，其特征在于，所述的内侧金属层(21)与外侧配重金属层(23)均采用钢材制成。
5.根据权利要求1所述的一种用于铁道车辆车下设备的吸振结构，其特征在于，所述的内侧金属层(21)和外侧配重金属层(23)与橡胶阻尼层(22)硫化粘接成整体。
6.一种轨道车辆，包括车体、车下设备本体(1)，以及如权利要求1-5任一所述的吸振结构。
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