CN110696863A - 一种适用于中低速磁浮列车的双向自锁解锁装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于中低速磁浮列车的双向自锁解锁装置，用以车辆在无迫导向机构情况下，实现直线导轨的双向自锁，以均匀传递车体结构所受的横向力，该装置包括通过连杆相互固定连接的滑块内圈和滑块外圈，所述的滑块内圈与固定在车体底架上的导轨形成滑动或滚动运动副，所述的滑块外圈固定在滑动滑台上，该装置还包括双向自锁解锁结构，该双向自锁解锁结构由设置在滑块内圈和滑块外圈之间的楔套以及设置在楔套与滑块内圈和导轨形成的楔形空间内的钢珠构成。与现有技术相比，本发明具有双向运动自锁和分离、简化结构、通用性强等优点。

Description

一种适用于中低速磁浮列车的双向自锁解锁装置

技术领域

本发明涉及常导电磁悬浮交通系统技术领域，尤其是涉及一种适用于中低速磁浮列车的双向自锁解锁装置。

背景技术

中低速磁浮交通技术是依靠电磁力使列车悬浮，使用直线电机驱动列车行驶，运行时速一般为100-160公里。中低速磁浮列车具有运行噪声低、环保性能好、乘坐舒适、爬坡能力强、转弯半径小、安全可靠性高、运营维护成本低、地形环境适应能力强等特点。适用于大中城市、近距离城市间和旅游景区的交通连接。

中低速磁浮车辆系统与传统轨道车辆系统有明显的区别。中低速磁浮列车没有传统轨道车辆的转向架和轮对结构，取而代之的是悬浮架、悬浮磁铁和直线电机。中低速磁浮列车的悬浮架沿车体一字形排列，一般为五组模块，也有四模块和六模块。图1是五模块悬浮架的配置示意图，在悬浮架与车体之间设有两列共20个空气弹簧，与之相对应的滑台共有6位，其中2位和5位滑台为固定滑台，与车体固定连接，1、3、4、6位为滑动滑台，每个滑台都安装了两列直线导轨，导轨轴线与车体中心线垂直。磁浮列车通过曲线时，以及直线运行受横风作用时，为了将车辆所受的横向力和惯性力均匀传递到各个模块的悬挂系统上，使各模块的受力状态相近，并使各模块在曲线上保持正确的位置关系，每节车还装置了两套迫导向机构，通过长短T形臂和连杆分别与1、3位和4、6位滑台相连。图2是五模块的滑台与迫导向机构的配置示意图，图3是五模块磁浮列车过曲线时的迫导向机构和滑台工作位置示意图。

但在实际使用过程中，迫导向机构存在不少问题。

一、附加的冲击力。迫导向机构通过一系列刚性连杆将可自由滑动的四组滑台联系起来，形成一个复杂的多铰接点的运动机构，每个滑台受到的扰动力，都会通过连杆几乎没有缓冲地传递到其他滑台，最终传递到车体。例如列车在进入曲线的瞬间，先进入的滑台势必会将横向作用力传递给尚在直线段的后端滑块，由此产生附加冲击力。

二、结构关系复杂。迫导向机构的工作原理比较复杂，要求各杆件之间遵循比较严格的几何关系，但各杆件均为细长杆，长径比超出了失稳的极限，使各杆件保持正确的装配关系比较困难，也使后期的调整和维护非常的不方便。如果迫导向机构不能保持正确的几何关系，容易在结构内部产生额外内力，使机构不能正常发挥分配力矩和调整的功能。

三、影响车下设备的布置和管线的敷设。相比传统轨道车辆，中低速磁浮列车设备多，安装空间特别紧张，管线布置比较复杂，而迫导向机构需要一定的运动空间，进一步压缩了车体下部的设备和管线的安装空间。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适用于中低速磁浮列车的双向自锁解锁装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种适用于中低速磁浮列车的双向自锁解锁装置，用以实现车辆在无迫导向机构情况下实现直线导轨的双向自锁，以均匀传递车体结构所受的横向力，该装置包括通过连杆相互固定连接的滑块内圈和滑块外圈，所述的滑块内圈与固定在车体底架上的导轨形成滑动或滚动运动副，所述的滑块外圈固定在滑动滑台上，该装置还包括双向自锁解锁结构，该双向自锁解锁结构由设置在滑块内圈和滑块外圈之间的楔套以及设置在楔套与滑块内圈和导轨形成的楔形空间内的钢珠构成。

所述的楔套为左右对称结构，其由左端板、楔形套和右端板组成，所述的楔形套的左右两侧内表面均为向外扩开的内斜面，所述的楔形套左侧、左端板、滑块内圈和导轨形成左楔形空间，所述的楔形套右侧、右端板、滑块内圈和导轨形成右楔形空间，所述的钢珠分别设置在左楔形空间和右楔形空间中，并且分别通过弹簧顶杆固定在左端板和右端板的内壁上，并且弹簧顶杆的弹簧力使得钢珠与楔形套的内斜面以及导轨的外表面保持接触。

在楔形空间内为保证自锁，楔形角小于等于2倍摩擦角。

所述的左端板的右端面与滑块外圈的左端面之间设有第一间隙Δ1，所述的右端板的左端面与滑块外圈的右端面之间设有第二间隙Δ2，左楔形空间中的钢珠与滑块内圈的左端面之间设有第三间隙δ1，右楔形空间中的钢珠与滑块内圈的右端面之间设有第四间隙δ2。

当车体未受到横向力时，第一间隙Δ1、第二间隙Δ2、第三间隙δ1和第四间隙δ2宽度的大小关系为：

第一间隙Δ1＞第三间隙δ1、第二间隙Δ2＞第四间隙δ2。

所述的楔套的中部沿导轨方向开设多条用以穿过连杆的条形槽，并且该条形槽的长度大于连杆的轴向宽度、第一间隙Δ1与第二间隙Δ2之和。

本发明实现双向自锁过程如下：

当车体承受右侧横向力作用时，带动导轨向右侧运动，此时左楔形空间内的钢珠被楔紧，并带动楔套一起运动，当间隙第一间隙Δ1和第三间隙δ1减小至零后，钢珠与滑块内圈的左端面和/或左端板的右端面与滑块外圈的左端面发生接触，车体的横向力通过与滑动滑台固连的滑块外圈传递到滑动滑台，当车体承受左侧横向力作用时与右侧横向力同理。

当列车通过曲线，悬浮架随轨道线型带动滑动滑台以及固连在滑动滑台上的滑块外圈向右横向移动时，滑块外圈与滑块内圈一起向右移动，此时，第二间隙Δ2和第四间隙δ2逐渐减小，由于第四间隙δ2小于第二间隙Δ2，右楔形空间内的钢珠被滑块内圈顶开，使钢珠与楔套右侧的内斜面脱离接触，从而实现滑块内圈6与导轨7的运动分离，同理，当滑块外圈4向左移动时，左楔形空间内的钢珠被滑块内圈顶开，使其与楔套左侧的内斜面脱离接触，滑块内圈6向左自由运动。

该双向自锁解锁装置独立安装在中低速磁浮车辆的滑动滑台上或与直线导轨共同配合设置在中低速磁浮车辆的滑动滑台上。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、双向运动自锁和分离：本发明的双向自锁解锁装置可实现导轨相对于滑块的双向运动自锁和滑块相对于导轨的双向运动解锁和分离的功能。当车辆承受横向力作用时，双向自锁功能使车辆的所有滑台均处于自动锁定状态，从而将横向力均匀地传递给悬浮架。当走行机构在弯道上随轨道线型产生横向运动时，双向自锁解锁装置将自动实现解锁，使走行机构与车体的运动产生分离，而且各模块的运动不会相互干挠，没有迫导向机构引发的瞬间冲击。

二、简化结构：使用本发明的双向自锁解锁装置后，车辆的迫导向机构和直线导轨均可以被取消，使车辆的下部结构进一步简化，有利于车下吊挂设备的布置和管线的敷设，也有利于车辆结构的轻量化。

三、通用性强：本发明具有良好的通用性和互换性，不仅可应用于五模块磁浮列车，也可应用于三模块、四模块甚至更多模块的中低速磁浮列车。

附图说明

图1为五模块中低速磁浮列车的走行机构配置示意图。

图2为五模块中低速磁浮列车的迫导向机构和滑台配置示意图。

图3为五模块中低速磁浮列车过曲线时的迫导向机构和滑台运动位置示意图。

图4为本发明的结构示意图。

图5为本发明的导轨双向自锁的原理示意图。

图6为本发明的滑块解锁与导轨运动分离的原理示意图。

图7为本发明应用于五模块中低速磁浮车辆的第一种滑台配置示意图。

图8为本发明应用于五模块中低速磁浮车辆的第二种滑台配置示意图。

图9为本发明应用于三模块中低速磁浮车辆的滑台配置示意图。

图10为本发明应用于四模块中低速磁浮车辆的滑台配置示意图。

图中标记说明：

1、楔套 2、弹簧顶杆 3、钢珠 4、滑块外圈 5、连杆 6、滑块内圈 7、导轨。

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。

实施例1

针对背景技术中迫导向机构存在的问题和不足，本发明公开了一种具有双向自锁解锁功能的装置，取消现有中低速磁浮车辆配置的迫导向机构，使车辆结构在无迫导向机构的情况下，也能将车体结构受到的横向力均匀地传递到各个滑台，同时使各滑台的运动相互独立，在车辆过曲线时，能按照轨道形状自由调整其位置，而不会相互干扰产生附加冲击力。

如图4所示，双向自锁解锁装置安装在磁浮车辆的车体底架与滑台之间的原直线导轨的位置，导轨7与车体底架装配，滑块安装在滑台的原直线导轨滑块位置处，本例中的双向自锁解锁装置由楔套1、弹簧顶杆2、钢珠3、滑块外圈4、连杆5、滑块内圈6、导轨7等组成，其中，楔套1、弹簧顶杆2、钢珠3、滑块外圈4、连杆5、滑块内圈6构成可沿导轨7直线运动的滑块，每条导轨上配置两个滑块，连杆5将滑块外圈4与滑块内圈6连接形成可沿导轨7一起运动的整体，滑块内圈6与导轨7形成滑动(或滚动)运动副，起导向作用，楔套1的两端包括了两个内斜面，与导轨7的外表面构成了自锁的楔形间隙槽，为了保证自锁，楔形角α应小于等于2倍摩擦角ρ，即楔形角α≤2ρ。

楔套1与滑块外圈4的端面保持有间隙，分别为Δ1和Δ2，同时钢珠3与滑块内圈6的端面也有间隙δ1和δ2，并且相同侧的楔套1与滑套4的间隙始终大于钢珠3与滑块内圈6的间隙，即Δ1＞δ1、Δ2＞δ2。

弹簧顶杆2将钢珠3压入楔形槽，与楔套1内斜面和导轨7的外表面保持接触。楔套1的中部沿滑块的运动方向开设了若干不影响连杆5轴向运动的条形槽，条形槽的长度大于第一间隙Δ1与第二间隙Δ2之和。

当车体承受横向力作用，使导轨7产生沿其轴线运动的可能，以图5所示的导轨7向右运动为例，此时左侧的钢珠被楔紧，并带动楔套4一起运动，随着间隙Δ1和δ1减小至零，钢珠3与滑块内圈6端面或楔套1与滑块外圈4的端面发生接触，车体的横向力即通过与滑台固连的滑块传递给了滑台。同样地，当导轨7向左运动时，右侧钢珠被楔紧，向右的横向力被传递。这样，本发明的双向自锁解锁装置实现了限制车体运动的双向自锁。

当列车通过曲线时，悬浮架随轨道线型产生横向移动，以图6所示的滑块向右移动为例，滑块外圈4与滑块内圈6一起向右移动，此时间隙Δ2和δ2减小，由于δ2小于Δ2，右侧钢珠3被滑块内圈6顶开，使钢珠与楔形槽脱离接触，从而实现了滑块与导轨7的运动分离。同样地，当滑块向左移动时，左侧钢珠被滑块内圈6顶开，与楔形槽脱离接触，滑块向左自由运动。

实施例2

本发明的双向自锁解锁装置应用于五模块中低速磁浮车辆。

如图7所示，取消了迫导向机构，2位和5位滑台为固定滑台，1、3、4、6位滑台安装本发明的双向自锁解锁装置。

图8所示的是本发明的另一种安装方式。同样地，2位和5位滑台仍然为固定滑台。1、6位滑台的一侧直线导轨位置处换装本发明装置，另一侧直线导轨予以保留。3、4位滑台的直线导轨予以保留，在两直线导轨的中间加装本发明的双向自锁解锁装置。

实施例3

本发明的双向自锁解锁直线导轨应用于三模块中低速磁浮车辆。

如图9所示，2位和3位滑台为固定滑台，1、4位滑台安装本发明的双向自锁解锁装置。

实施例4

本发明的滑动导向自锁装置应用于四模块中低速磁浮车辆。

如图10所示，2位和4位滑台为固定滑台，1、3、5位滑台安装本发明的双向自锁解锁装置。

Claims (9)

1.一种适用于中低速磁浮列车的双向自锁解锁装置，用以实现车辆在无迫导向机构情况下实现直线导轨的双向自锁，以均匀传递车体结构所受的横向力，该装置包括通过连杆(5)相互固定连接的滑块内圈(6)和滑块外圈(4)，所述的滑块内圈(6)与固定在车体底架上的导轨(7)形成滑动或滚动运动副，所述的滑块外圈(4)固定在滑动滑台上，其特征在于，该装置还包括双向自锁解锁结构，该双向自锁解锁结构由设置在滑块内圈(6)和滑块外圈(4)之间的楔套(1)以及设置在楔套(1)与滑块内圈(6)和导轨(7)形成的楔形空间内的钢珠(3)构成。

2.根据权利要求1所述的一种适用于中低速磁浮列车的双向自锁解锁装置，其特征在于，所述的楔套(1)为左右对称结构，其由左端板、楔形套和右端板组成，所述的楔形套的左右两侧内表面均为向外扩开的内斜面，所述的楔形套左侧、左端板、滑块内圈(6)和导轨(7)形成左楔形空间，所述的楔形套右侧、右端板、滑块内圈(6)和导轨(7)形成右楔形空间，所述的钢珠(3)分别设置在左楔形空间和右楔形空间中，并且分别通过弹簧顶杆(2)固定在左端板和右端板的内壁上，并且弹簧顶杆(2)的弹簧力使得钢珠(3)与楔形套的内斜面以及导轨(7)的外表面保持接触。

3.根据权利要求1所述的一种适用于中低速磁浮列车的双向自锁解锁装置，其特征在于，在楔形空间内为保证自锁，楔形角小于等于2倍摩擦角。

4.根据权利要求2所述的一种适用于中低速磁浮列车的双向自锁解锁装置，其特征在于，所述的左端板的右端面与滑块外圈(4)的左端面之间设有第一间隙Δ1，所述的右端板的左端面与滑块外圈(4)的右端面之间设有第二间隙Δ2，左楔形空间中的钢珠(3)与滑块内圈(6)的左端面之间设有第三间隙δ1，右楔形空间中的钢珠(3)与滑块内圈(6)的右端面之间设有第四间隙δ2。

5.根据权利要求4所述的一种适用于中低速磁浮列车的双向自锁解锁装置，其特征在于，当车体未受到横向力时，第一间隙Δ1、第二间隙Δ2、第三间隙δ1和第四间隙δ2宽度的大小关系为：

第一间隙Δ1＞第三间隙δ1、第二间隙Δ2＞第四间隙δ2。

6.根据权利要求4所述的一种适用于中低速磁浮列车的双向自锁解锁装置，其特征在于，所述的楔套(1)的中部沿导轨方向开设多条用以穿过连杆(5)的条形槽，并且该条形槽的长度大于连杆(5)的轴向宽度、第一间隙Δ1与第二间隙Δ2之和。

7.根据权利要求5所述的一种适用于中低速磁浮列车的双向自锁解锁装置，其特征在于，本发明实现双向自锁过程如下：

当车体承受右侧横向力作用时，带动导轨(7)向右侧运动，此时左楔形空间内的钢珠(3)被楔紧，并带动楔套(1)一起运动，当间隙第一间隙Δ1和第三间隙δ1减小至零后，钢珠(3)与滑块内圈(6)的左端面和/或左端板的右端面与滑块外圈(4)的左端面发生接触，车体的横向力通过与滑动滑台固连的滑块外圈(4)传递到滑动滑台，当车体承受左侧横向力作用时与右侧横向力同理。

8.根据权利要求5所述的一种适用于中低速磁浮列车的双向自锁解锁装置，其特征在于，当列车通过曲线，悬浮架随轨道线型带动滑动滑台以及固连在滑动滑台上的滑块外圈(4)向右横向移动时，滑块外圈(4)与滑块内圈(6)一起向右移动，此时，第二间隙Δ2和第四间隙δ2逐渐减小，由于第四间隙δ2小于第二间隙Δ2，右楔形空间内的钢珠(3)被滑块内圈(6)顶开，使钢珠(3)与楔套(1)右侧的内斜面脱离接触，从而实现滑块内圈6与导轨7的运动分离，同理，当滑块外圈4向左移动时，左楔形空间内的钢珠(3)被滑块内圈(6)顶开，使其与楔套(1)左侧的内斜面脱离接触，滑块内圈6向左自由运动。

9.根据权利要求1所述的一种适用于中低速磁浮列车的双向自锁解锁装置，其特征在于，该双向自锁解锁装置独立安装在中低速磁浮车辆的滑动滑台上或与直线导轨共同配合设置在中低速磁浮车辆的滑动滑台上。

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