CN110733528B - 动车组弹性胶泥缓冲装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动车组弹性胶泥缓冲装置，包括拉头、拉头座、顶板、内活塞杆组件、外活塞杆组件、缸体、缸盖组件、拉套组件、后拉环、外缸筒组件。本发明通过采用内外双活塞杆结构、两级动静阻尼比、平键+平面两级防转机构、分体式定位环、第一和第二密封件双密封结构并在静动状态下交替使用等特征，具有性能稳定、密封可靠、低温性能好、吸收率高、寿命长、制造成本低等优点。

Description

动车组弹性胶泥缓冲装置

技术领域

本发明涉及轨道交通装备车钩用缓冲装置，具体涉及集中动力标准动车组机车和车辆用弹性胶泥缓冲装置，属于轨道交通装备技术领域。

背景技术

缓冲装置作为铁路装备的重要部件之一，它的主要作用是传递牵引力、缓和冲击力、减少振动、吸收冲击动能、减少纵向冲动、提高列车纵向动力学性能等。近些年，随着轨道交通装备的快速发展，其装用的缓冲装置种类正朝着多样化、系列化发展。缓冲装置的综合性能直接影响着列车运行品质、牵引重量、车体结构可靠性等。良好的缓冲装置可有效降低车钩力、降低纵向冲动、降低钩舌磨损、提高车钩及车辆使用寿命。

为了满足国内客运快速化、货运重载化的发展要求，对缓冲装置的性能指标也提出了更高的要求，其主要性能指标有：初压力、容量、最大静态阻抗、最大动态阻抗、行程和能量吸收率等。总的来说性能优越的缓冲装置应具有相对较低的初压力、较大的容量、合适的静态阻抗、较低的动态阻抗、较高的能量吸收率、较长的寿命、较低的制造成本。

根据缓冲介质不同缓冲器可分为液气缓冲器、弹性胶泥缓冲器、弹性体缓冲器、橡胶缓冲器、弹簧摩擦式缓冲器及以上类型的组合式缓冲器。

目前，标准动车组钩缓装置内的核心部件缓冲器全部进口英国OLEO液气缓冲器。其它客运车型用缓冲装置虽然实现了国产化，但大多存在性能稳定性差、密封可靠性低、初始阻抗力过高、内部压强过大、低温复原性差、制造成本高等问题。

本发明专利产品分别从密封可靠性方面、低温性能方面、性能稳定性方面、工艺性方面、可维修性方面、降低噪音方面、疲劳寿命方面等多个方面进行了系统的、深入的研究和分析，结合研究分析成果发明了本专利产品。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种性能稳定、灵敏度高、密封可靠、容量大、吸收率高、低温性能好、寿命长、制造成本低的动车组弹性胶泥缓冲装置。

本发明的技术方案为：动车组弹性胶泥缓冲装置，包括拉头、拉头座、顶板、内活塞杆组件、外活塞杆组件、缸体、缸盖组件、拉套组件、后拉环、外缸筒组件；所述缸盖组件包括缸盖和第一密封件，缸盖与缸体通过螺纹连接，缸体内压力灌装有弹性胶泥材料；所述外活塞杆组件包括外活塞杆，外活塞杆穿过缸盖，外活塞杆与缸盖之间通过第一密封件密封，外活塞杆中心设置有内活塞杆安装孔和内活塞安装孔，外活塞杆大端上设置有多个单向节流阀和阻尼孔结构；所述内活塞杆组件包括内活塞杆、螺纹连接在内活塞杆端部的内活塞，内活塞杆穿过内活塞杆安装孔，内活塞穿过内活塞安装孔，内活塞杆和外活塞杆之间设置有第二密封件，内活塞大端上设置有多个单向节流阀和阻尼孔结构；内活塞杆、外活塞杆、缸盖、缸体同轴安装；所述外缸筒组件包括外缸筒、通过螺钉连接在外缸筒上的定位块、过盈压装在外缸筒上的分体式定位环。

进一步的，所述拉头与拉头座采用螺纹连接，拉头座与拉套组件之间采用圆锥面轴向配合，圆锥面与轴线夹角为60-70°；所述拉头、拉头座与拉套组件之间采用间隙滑动配合，滑动配合面之间设置有导向带。

进一步的，所述顶板设置在拉头座和内、外活塞杆之间，顶板上设置有凸台、定位面和圆弧面；所述凸台与拉头座底面接触配合并传递冲击力，所述定位面与所述定位环接触配合并传递牵引力。

进一步的，所述内活塞杆伸出端长度大于外活塞杆伸出端长度16mm，内活塞杆在低速冲击力情况下发生位移，外活塞杆在高速冲击力的情况下发生位移；内活塞杆组件的动静比大于外活塞杆组件的动静比。

进一步的，所述拉套组件设置在缸体一端外侧，拉套组件与缸体采用螺纹连接；所述外缸筒设置在拉套组件与缸体外侧，拉套组件、缸体与外缸筒之间采用间隙滑动配合。

进一步的，所述后拉环与缸筒之间通过螺纹连接，后拉环与缸体底面接触。

进一步的，所述外缸筒与定位环采用过盈配合，配合面底部采用圆弧过渡。

进一步的，所述拉套组件与外缸筒之间设置了导向平键，导向平键在导向槽内为间隙滑动配合；所述拉套组件上还设置有防转块，防转块与拉套通过两个定位销定位，防转块将导向平键的导向槽覆盖；防转块与拉头采用平面滑动间隙配合。

进一步的，所述缸盖组件还包括防尘圈、导向环、导向带、弹性挡圈、密封圈、灌胶孔；所述第一密封件设置在防尘圈与导向环之间，导向环与第一密封件接触端设置有弧形环槽和径向通流槽。

进一步的，所述内活塞上阻尼孔个数2个，阻尼孔深度3-5mm，单向节流阀8个，节流阀直径4-8mm；所述外活塞阻尼孔个数3个，阻尼孔深度3-5mm，单向节流阀个数9个，节流阀直径4-8mm。

本发明通过采用内外双活塞杆结构、两级动静阻尼比、平键+平面两级防转机构、分体式定位环、第一和第二密封件双密封结构并在静动状态下交替使用等特征，在结构和原理上都实现了创新，实现了拉压双向缓冲功能，解决了现有产品存在的性能不稳定的问题、低温不复位的问题、密封泄露的问题、初始阻抗力过大的问题等，更好的满足了铁路车辆的性能要求，为铁路行业的快速发展奠定了基础，具有性能稳定、密封可靠、低温性能好、吸收率高、寿命长、制造成本低等优点。

附图说明

图1为动车组弹性胶泥缓冲装置结构示意图。

图2为外活塞杆组件的左视图。

图3为图2的A-A剖视图。

图4为内活塞杆组件的左视图。

图5为图4的B-B剖视图。

图6为缸盖组件剖视图。

图7为拉套组件剖视图。

图8为顶板左视图。

图9为防转块左视图。

附图标记：1-拉头，101-平面，2-拉头座，201-配合面，202-轴肩，203-配合面，3-外缸筒组件，31-定位环，311-配合面，312-配合面，32-定位块、33-安装螺钉，34-外缸筒，4-导向带，5-顶板，51-圆弧面，52-圆弧面，53-凸台，54-滑动平面，55-定位面，56-定位面；6-内活塞杆组件，61-导向带安装槽，62-内活塞杆、621-配合面，622-定位面，63-第二密封件，64-导向带安装槽，65-阻尼孔通流孔，651-阶梯孔，66-内活塞、67-单向节流阀，671-定位螺堵、672-钢珠；7-外活塞杆组件，71-外活塞杆，72-导向带安装槽，73-阶梯孔，74-内活塞安装孔，75-定位螺堵、751-一字槽，752-通流孔，76-钢珠，77-内活塞杆安装孔，78-单向节流阀，79-阻尼孔通流孔，8-缸盖组件，81-定位螺堵、82-缸盖、821-定位面，822-灌装孔，823-螺纹，83-钢珠、84-钢珠、85-密封圈精密封、86-定位螺堵、87-弹性挡圈、88-导向环定位环、881-导向带、89-第一密封件；9-拉套组件，90-防尘圈，91-导向带、92-防松螺钉、93-导向平键，94-斜面，95-螺纹，96-安装孔，97-螺钉孔，98-安装槽，99-安装槽；10-缸体，1001-定位面，1002-螺纹，1003-导向带；11-弹性胶泥材料；12-后拉环，121内凹台，122-配合面；13-防转块，131-键槽配合台，134-定位销孔，135-螺钉孔，136-防转配合面；14-螺钉。

具体实施方式

以下结合附图对本发明结构作进一步说明。

参照图1所示，本发明专利产品包括同轴安装在一起的拉头1、拉头座2、顶板5、拉套组件9、内活塞杆组件6、外活塞杆组件7、缸盖组件8、缸体10、防转块13、外缸筒组件3和与外缸筒34螺纹连接的后拉环12及压力罐装在缸体10内部的弹性胶泥材料11。外缸筒组件3包括外缸筒34、定位环31、定位块32、安装螺钉33。定位块32采用中空结构，与外缸筒34采用两个螺钉33连接，螺钉螺纹处涂抹螺纹紧固胶防松。

参照图2、图3所示，外活塞杆组件7包括外活塞杆71、通过螺纹安装在外活塞杆71上的定位螺堵75、钢珠76。参照图4、图5所示，内活塞杆组件6包括内活塞杆62、第二密封件63、通过螺纹连接在内活塞杆62上的内活塞66、通过螺纹安装在内活塞66上的定位螺堵671、钢珠672。参照图7所示，拉套组件9包括导向带91、防松螺钉92、导向平键93。参照图6所示，缸盖组件8包括缸盖82、定位螺堵81、钢珠83、钢珠84、密封件85、定位螺堵86、弹性挡圈87、导向环88、导向带881、第一密封件89、防尘圈90，其中定位螺堵81、钢珠83、钢珠84、定位螺堵86位于同一轴线上，密封圈85、弹性挡圈87、导向环88、第一密封件89、防尘圈90同轴安装在缸盖82上，导向带881同轴安装在导向环88上。

参照图1所示，拉套9与缸体10采用螺纹1002连接，通过定位面1001实现轴向定位。缸体10与外缸筒34通过导向带1003实现径向定位并起到减少缸体10与外缸筒34之间发生轴向运动磨损。后拉环12与缸体10配合面为122，为了提高加工工艺性和降低配合面122的撞击声设置了内凹台121。外缸筒34与定位环31通过配合面311实现过盈配合，定位环31的配合面312与顶板5接触并牵引传递力，在牵引力的作用下配合面312较易发生磨损，而采取分体式定位环结构后，检修时当配合面312发生磨损时则只需更换定位环31即可，另外为了减少配合面312的磨损可只需将定位环31换用高强合金钢材料而外缸筒34不需选择高强合金钢材料，这样可大大降低制造成本和检修成本。拉头1与拉头座2通过螺纹同轴连接，并通过轴肩202实现径向定位以确保两件同轴。拉头座2与顶板5通过配合面203接触并传递冲击力。

参照图2、图3所示，外活塞杆71上安装了九个单向节流阀78，设置了三个阻尼孔79，设置了导向带安装槽72，设置了内活塞杆安装孔77，设置了内活塞安装孔74。其中单向节流阀78由定位螺堵75、钢珠76组成，定位螺堵75通过螺纹与外活塞杆71组装在一起，定位螺堵75上设置了一字槽751，以便于安装，并设置了通流孔752，以实现流体的通流。其中导向带安装槽72安装导向带后既实现外活塞杆的径向定位又能达到工作腔和非工作腔的隔离密封。其中阻尼孔79内设置了阶梯孔73，阶梯孔73由于直径较大所以不具备阻尼特性，该结构可有效降低高低温情况下由于弹性胶泥材料粘稠度发生变化而引起阻尼特性变化的影响，提高了产品阻尼性能的稳定性。当外活塞组件7被施加外力时其将被压入缸体10内，这时钢珠76将左侧通流孔堵住，使得弹性胶泥材料只能通过三个阻尼孔79流通。阻尼孔79由于直径较小，所以弹性胶泥材料流经阻尼孔79时产生阻尼力，流动过程中通过弹性胶泥材料分子链的运动和与金属壁的摩擦将能量转化为热能而消散，该结构确保了该产品的高吸收率性能。外力撤销后，弹性胶泥材料自行膨胀使得活塞杆组件7被推出缸体10，推出过程中弹性胶泥材料从非工作腔流向工作腔，这时单向节流阀78打开，钢珠76与左侧贴合面分离，使得弹性胶泥材料通过通流孔752流向工作腔。多个单向节流阀78的设置提高了外活塞杆71的复位速度、降低了低温情况下弹性胶泥材料的流动阻尼，从而改善了该产品的低温性能。外活塞杆71直径相对较大，所以在最大阻抗力相同的情况下可有效降低最大内部压强，最大内部压强的降低大大提高了本专利产品的密封可靠性。同时最大压强的降低也可适当延长弹性胶泥材料的使用寿命，从而延长本专利产品的使用寿命。

参照图4、图5所示，内活塞杆62上安装了第二密封件63和内活塞66，设置了导向带安装槽61。内活塞66上安装了八个单向节流阀67，设置了两个阻尼孔65，设置了导向带安装槽64。其中内活塞杆62与内活塞66同轴安装并通过螺纹连接，通过定位面622实现两件的轴向定位，通过配合面621实现两件的径向定位。其中阻尼孔65上的阶梯孔651的作用与外活塞杆上阶梯孔73相同。其中单向节流阀67由定位螺堵671、钢珠672组成，其工作原理与单向节流阀78相同。其中导向带安装槽61安装导向带后与内活塞杆安装孔77配合，导向带安装槽64安装导向带后与内活塞安装孔74配合。内活塞杆62的直径相比外活塞杆71的直径小了很多，所以该设置使得本发明专利产品在相同初始力的情况下，可使缸体10内部灌装压强更高，较高的初始压强大大提高了低温复原率和复原速度，另外直径较小的内活塞杆62可在相同压强情况下提供更小的初始力，这大大提高了本产品的灵敏度。本专利产品在低速冲击的情况下内活塞杆组件6起作用，高速冲击的情况下内活塞杆组件6先起作用，位移至16mm时则外活塞杆组件7起作用。而在内外活塞杆切换时由于承受压强面积的突变从而引起阻抗力的突变，该突变不利于车辆纵向冲击的平稳性，为此在内活塞66上设置了阻尼孔65，在外活塞杆71上设置了阻尼孔79，通过两组阻尼孔的调整使得内活塞杆组件6的动静阻尼比大于外活塞杆组件7的动静阻尼比，从而降低或消除阻抗力的突变。由于不同冲击速度情况下，内外活塞杆交替运动，所以内活塞杆62上的第二密封件63与缸盖82上的第一密封件89将交替使用为动密封，所以可以大大减少单组密封的磨损，进而提高本发明专利产品的密封可靠性和延长其使用寿命。

参照图6所示，缸盖82上安装的防尘圈90用以防止尘土或异物进入缸体10内腔，同时还起到保护第一密封件89的作用。缸盖82上安装的第一密封件89起对高压弹性胶泥材料11的密封作用，同时将第一密封件89后置在导向环88后侧可起到缓和冲击压强的作用，从而达到提高密封可靠性的目的。导向环88上安装了导向带881，起到对外活塞杆71径向定位作用，同时在导向环88与第一密封件89接触端设置了环形槽和通流槽，以给第一密封件89提供合理的轴向压力，确保第一密封件89的密封唇对活塞杆表面具有较为合理的贴合力，从而避免密封件泄露的问题。缸盖82上安装的弹性挡圈87起到对导向环88轴向定位的作用。缸盖82上安装的密封圈85起到缸盖82与缸体10之间的密封作用，缸盖与缸体10轴向定位面为821，该定位面设置在密封圈85前侧可有效降低弹性胶泥材料11的冲击压强，起到保护密封圈85的作用，进而达到提高密封可靠性的目的。弹性胶泥材料的压力灌装需通过缸盖82上的灌装孔822进行灌装，灌装时将螺堵81和钢珠83卸掉，当弹性胶泥材料11灌装进缸体10后具有较大的压强，所以停止灌装后钢珠84将灌装孔密封，灌装完成后将钢珠83和螺堵81装回原位，并确保螺堵81对钢珠83具有一定的预压力，以防止钢珠84密封失效后钢珠83仍能保持对弹性胶泥材料11的密封，从而达到提高密封可靠性的目的。螺堵86起到防止钢珠84掉入缸体10内部的作用。缸盖82通过螺纹823与缸体10内螺纹连接。

参照图7所示，拉套组件9上安装了导向带91、防松螺钉92、导向平键93，设置了与缸体10的安装螺纹95，设置了与拉头座2上的配合面201配合的斜面94，设置了顶板5安装孔96，设置了防转块13的安装槽98和99，并通过螺钉14与螺孔97固定连接。防转螺钉92的设置可有效防止螺纹95的松动。导向带91的设置可防止拉套9与拉头座2和拉头1的移动磨损，以提高结构使用寿命。顶板安装孔96的设置可使得顶板5从拉套9内腔穿入，并使其平面与拉套9中心线垂直安装。斜面94与配合面201接触并传递牵引力，斜面94与拉套中心线夹角为60-70°，该角度的设置可有效降低其根部应力集中，提高结构的可靠性。导向平键93的设置可有效防止拉套9与外缸筒34之间发生转动位移，从而确保车钩相对车体一直处于水平状态。

参照图8所示，顶板5上设置了凸台53、设置了圆弧面51和52、设置了滑动平面54。凸台53的设置使得顶板的强度和刚度得以大大提高，从而确保了结构的可靠性。圆弧面51的设置使得顶板5充分利用内部空间提高其强度和刚度，从而确保了结构的可靠性，该圆弧面与拉套内孔为间隙配合。滑动平面54的设置使得顶板5在发生轴向位移时，使其可沿着顶板安装孔96上下平面轴向移动，起到限位作用，该配合为间隙配合。圆弧面52与外缸筒34内孔面为间隙配合。顶板5通过定位面55和56与定位环31的面312接触配合，牵引力即通过定位面55和56与面312传递牵引力。

参照图9所示，防转块13上设置了螺钉孔135、定位销孔134、键槽配合台131、防转配合面136。定位销孔134内过盈安装定位销，使得该防转块与拉套9保持稳定的相对位置关系。螺钉孔135通过紧固螺钉14紧固在拉套9上，起到防止防转块松动脱落的作用。键槽配合台131可将外缸筒34上的平键槽封堵，起到防止异物进入外缸筒34内腔的作用同时还可起到外观美观的作用。防转配合面136与拉头1上的平面101配合，该配合为微间隙配合，使得拉头1与拉套9之间不发生周向旋转位移，从而确保车钩相对车体一直处于水平状态。

本发明的工作原理为：本发明为一种动车组弹性胶泥缓冲装置，弹性胶泥缓冲装置主要通过弹性胶泥材料将冲击动能转化为热能和势能而起到缓冲作用。当活塞杆承受外力时，活塞杆压入缸体内部使得弹性胶泥材料通过活塞上的阻尼孔而产生摩擦以及弹性胶泥材料的分子运动、分子链段和分子链的移动来消耗冲击动能并转化为热能而消散。当外力减小或撤销后，弹性胶泥材料自行体积膨胀，活塞杆受到向外的作用力，使其回弹，在回弹过程中，活塞上的单向节流阀打开，以调整回弹阻力和回弹速度。最终将活塞杆推回原位，为下一次冲击做好准备。

本发明产品具备牵双向缓冲功能：牵引缓冲和冲击缓冲。车辆通过缓冲装置牵引时，力的传递顺序为：拉头1—拉头座2—拉套9—缸体10—弹性胶泥材料11—内外活塞杆6/7—顶板5—定位环31—外缸筒34—后拉环12。车辆通过缓冲装置冲击时，力的传递顺序为：拉头1—拉头座2—顶板5—内外活塞杆6/7—弹性胶泥材料11—缸体10—后拉环12。

以上所述实施例仅仅是对本发明专利的优选实施方式进行了描述，并非对本发明专利的范围进行限定，在不脱离本发明专利设计精神的前提下，对本发明专利的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明专利的权利要求书确定的保护范围。

Claims (9)

1.动车组弹性胶泥缓冲装置，其特征在于：包括拉头、拉头座、顶板、内活塞杆组件、外活塞杆组件、缸体、缸盖组件、拉套组件、后拉环、外缸筒组件；所述缸盖组件包括缸盖和第一密封件，缸盖与缸体通过螺纹连接，缸体内压力灌装有弹性胶泥材料；所述外活塞杆组件包括外活塞杆，外活塞杆穿过缸盖，外活塞杆与缸盖之间通过第一密封件密封，外活塞杆中心设置有内活塞杆安装孔和内活塞安装孔，外活塞杆大端上设置有多个单向节流阀和阻尼孔结构；所述内活塞杆组件包括内活塞杆、螺纹连接在内活塞杆端部的内活塞，内活塞杆穿过内活塞杆安装孔，内活塞穿过内活塞安装孔，内活塞杆和外活塞杆之间设置有第二密封件，内活塞大端上设置有多个单向节流阀和阻尼孔结构；内活塞杆、外活塞杆、缸盖、缸体同轴安装；所述外缸筒组件包括外缸筒、通过螺钉连接在外缸筒上的定位块、过盈压装在外缸筒上的分体式定位环，所述拉套组件与外缸筒之间设置了导向平键，导向平键在导向槽内为间隙滑动配合；所述拉套组件上还设置有防转块，防转块与拉套通过两个定位销定位，防转块将导向平键的导向槽覆盖；防转块与拉头采用平面滑动间隙配合。

2.根据权利要求1所述的动车组弹性胶泥缓冲装置，其特征在于：所述拉头与拉头座采用螺纹连接，拉头座与拉套组件之间采用圆锥面轴向配合，圆锥面与轴线夹角为60-70°；所述拉头、拉头座与拉套组件之间采用间隙滑动配合，滑动配合面之间设置有导向带。

3.根据权利要求1所述的动车组弹性胶泥缓冲装置，其特征在于：所述顶板设置在拉头座和内、外活塞杆之间，顶板上设置有凸台、定位面和圆弧面；所述凸台与拉头座底面接触配合并传递冲击力，所述定位面与所述定位环接触配合并传递牵引力。

4.根据权利要求1所述的动车组弹性胶泥缓冲装置，其特征在于：所述内活塞杆伸出端长度大于外活塞杆伸出端长度16mm，内活塞杆在低速冲击力情况下发生位移，外活塞杆在高速冲击力的情况下发生位移；内活塞杆组件的动静比大于外活塞杆组件的动静比。

5.根据权利要求1所述的动车组弹性胶泥缓冲装置，其特征在于：所述拉套组件设置在缸体一端外侧，拉套组件与缸体采用螺纹连接；所述外缸筒设置在拉套组件与缸体外侧，拉套组件、缸体与外缸筒之间采用间隙滑动配合。

6.根据权利要求1所述的动车组弹性胶泥缓冲装置，其特征在于：所述后拉环与缸筒之间通过螺纹连接，后拉环与缸体底面接触。

7.根据权利要求1所述的动车组弹性胶泥缓冲装置，其特征在于：所述外缸筒与定位环采用过盈配合，配合面底部采用圆弧过渡。

8.根据权利要求1所述的动车组弹性胶泥缓冲装置，其特征在于：所述缸盖组件还包括防尘圈、导向环、导向带、弹性挡圈、密封圈、灌胶孔；所述第一密封件设置在防尘圈与导向环之间，导向环与第一密封件接触端设置有弧形环槽和径向通流槽。

9.根据权利要求1所述的动车组弹性胶泥缓冲装置，其特征在于：所述内活塞上阻尼孔个数2个，阻尼孔深度3-5mm，单向节流阀8个，节流阀直径4-8mm；所述外活塞阻尼孔个数3个，阻尼孔深度3-5mm，单向节流阀个数9个，节流阀直径4-8mm。

Images