CN110901681B - 地铁车辆弹性胶泥缓冲器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种地铁车辆弹性胶泥缓冲器，包括外活塞杆组成、内活塞杆组成、缸盖组成、缸体、弹性胶泥，所述外活塞杆组成包括外活塞杆、外导向带、单向阀钢珠、通过螺纹连接的定位扁螺堵、内导向带、密封件、定位环、弹性挡圈，所述内活塞杆组成包括内活塞杆、导向带、单向阀钢珠、通过螺纹连接的定位扁螺堵，所述缸盖组成包括缸盖、静密封件、防尘圈、密封件、导向带、导向环、弹性挡圈、单向阀钢珠、通过螺纹连接的定位扁螺堵、反向单向阀钢珠、紧定螺钉；本发明采用内、外双活塞杆结构、两级阻尼系统、在不同冲击速度工况下交替使用的双密封结构、内置式密封结构等配置，具有性能稳定、密封性好、初始阻抗低、复原性好、寿命长等优点。

Description

地铁车辆弹性胶泥缓冲器
技术领域
本发明涉及轨道交通装备车钩用缓冲器，具体涉及地铁车辆用弹性胶泥缓冲器，属于轨道交通装备技术领域。
背景技术
缓冲器是轨道车辆的重要零部件之一，在列车牵引时主要起到传递纵向牵引力的作用，在制动时主要起到缓和列车纵向冲动的作用。缓冲器的综合性能直接影响着列车运行品质、车体结构可靠性等。良好的缓冲器可有效降低车钩力、降低钩舌磨损、降低纵向冲动、提高车钩及车辆使用寿命。
近些年，随着中国城市化进程的加快，城市人口密度逐步增加，为了缓解城市交通压力、提高运输能力，多个城市加快了地铁的投资和建设。为此地铁轨道车辆每年的需求量逐步增加，为了提高地铁车辆的舒适性和运行速度，所以对车辆缓冲器提出了更高的要求。近年来，随着弹性胶泥高分子材料的技术发展，其应用范围和应用领域在逐步扩展，弹性胶泥高分子材料的变阻尼特性非常适用于地铁车辆编组小、启动制动频繁、变速频繁的特点。该结构缓冲器具有容量大、吸收率高、灵敏度高、阻抗低、免维护等诸多优点。
目前，地铁缓冲器主要装用弹性胶泥缓冲器和弹性体缓冲器，其中现有弹性胶泥缓冲器为了保持良好的低温复原性，要求初始灌装压强较高，而较高的初始灌装压强会导致较高的初始阻抗力，为了降低初始阻抗力，现有弹性胶泥缓冲器串联了多组碟簧，串联碟簧后在位移临界点又出现了特性曲线陡升的问题。现有弹性体缓冲器具有免维护、重量轻、可靠性相对较高的优点，但其又存在老化蠕变、吸收率相对较低、静态阻抗高、寿命短等缺点。
本发明专利产品分别从内部结构设计、密封可靠性设计、低温复原性设计、低初始阻抗力设计等多个方面进行了全面的、深入的分析和研究，结合分析研究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、密封性好、初始阻抗低、复原性好、寿命长的地铁车辆弹性胶泥缓冲器。
本发明的技术方案为：地铁车辆弹性胶泥缓冲器，包括缸体，在缸体的一端设置有缸盖组成，缸盖组成包括缸盖；在缸体内设置有双活塞结构和弹性胶泥，所述双活塞结构穿过缸盖，所述缸体、缸盖、双活塞结构同轴设置；所述双活塞结构包括外活塞杆组成和内活塞杆组成，所述外活塞杆组成包括外活塞杆，外活塞杆内设置有中心孔；所述内活塞杆组成包括内活塞杆，内活塞杆为阶梯杆，内活塞杆穿过外活塞杆的中心孔，内活塞杆与外活塞杆同轴设置；内活塞杆伸出端长度大于外活塞杆伸出端长度一定距离，内活塞杆在低速冲击工况下发生位移，外活塞杆在高速冲击工况下发生位移。
进一步的，在所述内活塞杆大端上设置有多个单向阀，在内活塞杆大端与缸体内壁之间设置有阻尼缝隙；在外活塞杆大端上设置有多个单向阀和多个阻尼孔。
进一步的，所述内活塞杆组成和外活塞杆组成之间采用第一密封件密封和两组导向带定位，第一密封件和第一导向带设置在外活塞杆内，第二导向带设置在内活塞杆上。
进一步的，所述外活塞杆组成与缸盖之间设置有第二密封件和第三导向带，所述第二密封件和第三导向带设置在缸盖内。
进一步的，所述缸盖与缸体之间设置有第三密封件，第三密封件内置在缸盖上。
进一步的，所述内活塞杆的动静比在1.8～2.5之间，外活塞杆的动静比在1.3～1.7之间。
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的距离为16mm。
进一步的，所述缸盖组成还包括防尘圈、灌胶孔，所述灌胶孔内设置有单向阀和反向单向阀。
进一步的，所述阻尼缝隙的宽度为0.5～2mm，所述内活塞杆大端上的单向阀数量为10个，单向阀阀直径4～8mm。
进一步的，所述外活塞杆大端上的单向阀数量为8个，单向阀阀直径4～8mm；所述外活塞杆大端上的阻尼孔数量为2个，阻尼孔深度3～5mm。
进一步的，所述每个单向阀包括一个钢珠和一个通过螺纹连接的定位扁螺堵。
本发明的工作原理为：本发明为一种地铁车辆弹性胶泥缓冲器，弹性胶泥缓冲器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。当内活塞杆或外活塞杆承受外力时，内活塞杆或外活塞杆被压入到缸体内部使得弹性胶泥材料通过外活塞杆大端上的阻尼孔或内活塞杆大端与缸体内壁形成的阻尼缝隙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，内、外活塞杆受到弹性胶泥材料向外的推力，使其回弹，在回弹过程中，内、外活塞杆大端上的单向阀打开，以降低回弹阻力和提高回弹速度，最终将内、外活塞杆推回原位，为下一次冲击做好准备。
综上所述，本地铁车辆弹性胶泥缓冲器采用了内、外双活塞杆结构、两级阻尼系统、在不同冲击速度工况下第一密封件和第二密封件交替使用的双密封结构、缸盖组成中的内置式密封结构等，使得本发明专利产品在结构和原理上都实现了创新，使得本专利产品解决了现有产品存在的性能不稳定的问题、内部压强过高造成泄露的问题、低温不复位的问题、特性曲线陡升过大或初始阻抗力过大的问题等，使得本缓冲器的性能更稳定，密封可靠性更高，初始阻抗低、复原性能更好、使用寿命更长，更好的满足了地铁车辆的性能要求，为轨道交通行业的快速发展奠定了基础。
附图说明
图1为地铁车辆弹性胶泥缓冲器结构示意图。
图2为外活塞杆组成的右视图。
图3为图2的A-A剖视图。
图4为内活塞杆组成的右视图。
图5为图4的B-B剖视图。
图6为缸盖组成的剖视图。
图中标记：1-外活塞杆组成，11-外活塞杆，12-钢珠，13-第四导向带，14-定位扁螺堵，15-第一导向带，16-第一密封件，17-定位环，18-弹性挡圈，111-孔肩定位面，112-外活塞杆中心孔，113-大孔，114-密封面，115-阻尼孔，116-孔，117-第一密封件16的内表面，118-第一导向带15的内表面、119-轴向定位面，131-配合面，141-定位扁螺堵侧部缝隙；
2-内活塞杆组成，21-内活塞杆，22-第二导向带，23-钢珠，24-定位扁螺堵，211-定位扁螺堵侧部缝隙，212-密封面，213-轴肩，214-导向带22的外表面，215-内活塞杆大端外表面，216-孔，217-内活塞杆外表面；
3-缸盖组成，30-第二密封件，301-密封唇，31-缸盖，32-紧定螺钉，33-钢珠，34-第三导向带，341-导向带34的内表面，35-第三密封件，351-密封件35的表面，36-定位扁螺堵，37-弹性挡圈，38-导向环，39-防尘圈，391-防尘圈39的内表面，311-缸盖右端面，321-灌胶孔；
4-缸体，41-定位面，42-定位面，43-缸体内壁，44-阻尼缝隙，45-阶梯台；
5-弹性胶泥材料。
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外活塞杆组成1、内活塞杆组成2、缸盖组成3、缸体4及压力罐装在缸体4内部的弹性胶泥材料5。所述内活塞杆组成2与缸体4之间设置了阻尼缝隙流44，所述外活塞杆组成1上安装的第四导向带13与缸体4内壁43滑动配合，所述缸盖组成3与缸体4通过定位面42实现轴向定位，所述缸盖组成3与缸体4通过定位面41实现径向定位，所述缸体4外径设置了阶梯台45做为安装配合面。参照图3所示，所述外活塞杆组成1由外活塞杆11、第四导向带13、钢珠12、定位扁螺堵14、第一导向带15、第一密封件16、定位环17、弹性挡圈18等组成。参照图5所示，所述内活塞杆组成2由内活塞杆21、第二导向带22、钢珠23、定位扁螺堵24等组成。参照图6所示，所述缸盖组成3由缸盖31、紧定螺钉32、钢珠33、定位扁螺堵36、弹性挡圈37、导向环38、防尘圈39、第二密封件30、第三导向带34等组成。
参照图2、图3所示，外活塞杆11大端安装的八个钢珠12和八个定位扁螺堵14组成了八个单向阀，当外活塞杆组成1压入缸体4时，钢珠12压紧在密封面114上从而将孔116封堵，弹性胶泥材料5只能通过两个阻尼孔115向非工作腔流动。当外力减小或撤销后，钢珠12向定位扁螺堵14一侧移动，则单向阀打开，弹性胶泥材料5可同时通过两个阻尼孔115、孔116和定位扁螺堵侧部缝隙141向工作腔流动。阻尼孔115一侧设置了大孔113，以降低弹性胶泥材料5粘稠度变化对阻尼特性的影响，从而提高本产品缓冲性能的稳定性，8个单向阀的设置可有效提高外活塞杆的复原速度和低温复原性。外活塞杆11上安装的第四导向带13通过配合面131与缸体4内壁43过渡配合。外活塞杆11内部设置了中心孔112，孔肩定位面111，轴向定位面119，内活塞杆21从外活塞杆的中心孔112同轴穿过，内活塞杆伸出端长度大于外活塞杆伸出端长度的距离为16mm。
参照图4、图5所示，内活塞杆21大端上安装的十个钢珠23和十个定位扁螺堵24组成了十个单向阀，当内活塞杆组成2压入缸体4时，钢珠23被压紧在密封面212上，从而将孔216封堵，弹性胶泥材料5只能通过内活塞杆大端外表面215与缸体内壁44形成的阻尼缝隙向非工作腔流动。当外力减小或撤销后，钢珠23向定位扁螺堵24一侧移动，则单向阀打开，弹性胶泥材料5可通过阻尼缝隙、孔216和定位扁螺堵侧部缝隙211向工作腔流动，十个单向阀的设置可有效提高内活塞杆的复原速度和低温复原性。当内活塞杆组成2向右位移大于16mm时阻尼缝隙变大，从而失去阻尼效应，同时外活塞杆组成1开始被压入缸体4内部，阻尼效应由阻尼孔115形成。第二导向带22外表面214与外活塞杆11中心孔112滑动配合，内活塞杆21的轴肩213与外活塞杆11上的孔肩定位面111接触配合，内活塞杆21的外表面217与外活塞杆11上安装的第一导向带15的内表面118、第一密封件16的内表面117滑动配合。内活塞杆21设计为阶梯轴，内活塞杆的外表面217作为密封接触部位将其直径加大以降低外活塞杆11与内活塞杆21的直径比，从而达到降低内外活塞杆位移切换时力值陡升的目的。另外，位移小于16mm时，第一密封件16为动密封，第二密封件30为静密封。位移大于16mm时，第一密封件16为静密封，第二密封件30为动密封。这样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31上设置有灌胶孔321，灌胶孔内安装有两个钢珠33，其中内侧钢珠33与定位扁螺堵36组成单向阀，外侧钢珠33与紧定螺钉32组成反向单向阀；当压力灌装弹性胶泥材料5时，先卸掉紧定螺钉32与外侧钢珠33，内侧钢珠33向定位扁螺堵36一侧移动，则弹性胶泥材料被灌入缸体4内部，停止灌装时内侧钢珠在内部压力下将灌胶孔封堵；然后将外侧钢珠33装入，并用紧定螺钉32将外侧钢珠33顶紧，以防止内侧钢珠发生泄露时，外侧钢珠仍可将弹性胶泥材料封堵在缸体4内部，从而不发生弹性胶泥材料泄露问题。缸盖31上安装的防尘圈39通过内表面391与外活塞杆11外表面滑动配合，起到防止尘土、异物进入到第二密封件30的密封唇301表面而造成密封唇划伤或磨损，最终达到提高密封可靠性和寿命的目的。第三导向带34通过内表面341将外活塞杆组成1进行径向定位。缸盖31通过右端面311与外活塞杆11轴向定位面119接触实现外活塞杆组成1的轴向定位。缸盖31通过右端面311与缸体4定位面42实现轴向定位，通过缸盖31上安装的第三密封件35的表面351与缸体4内部配合面41实现径向定位和密封。第三密封件35和第二密封件30都进行了内置，即弹性胶泥材料形成的压强作用在该两种密封件上均需通过微缝隙，由于微缝隙具有降压功能，所以可有效降低压强瞬态峰值对密封件的破坏，从而达到提高密封可靠性的目的。
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.地铁车辆弹性胶泥缓冲器，包括缸体，其特征在于：在所述缸体的一端设置有缸盖组成，缸盖组成包括缸盖；在缸体内设置有双活塞结构和弹性胶泥，所述双活塞结构穿过缸盖，所述缸体、缸盖、双活塞结构同轴设置；所述双活塞结构包括外活塞杆组成和内活塞杆组成，所述外活塞杆组成包括外活塞杆，外活塞杆内设置有中心孔；所述内活塞杆组成包括内活塞杆，内活塞杆为阶梯杆，内活塞杆穿过外活塞杆的中心孔，内活塞杆与外活塞杆同轴设置；内活塞杆伸出端长度大于外活塞杆伸出端长度一定距离，内活塞杆在低速冲击工况下发生位移，外活塞杆在高速冲击工况下发生位移，外活塞杆上安装的第四导向带通过配合面与缸体内壁过渡配合；所述缸盖组成与缸体通过定位面实现轴向定位，所述缸盖组成与缸体通过定位面实现径向定位，所述缸体外径设置了阶梯台做为安装配合面，在所述内活塞杆大端上设置有多个单向阀，在内活塞杆大端与缸体内壁之间设置有阻尼缝隙；在外活塞杆大端上设置有多个单向阀和多个阻尼孔，缸盖上设置有灌胶孔，灌胶孔内安装有两个钢珠，其中内侧钢珠与定位扁螺堵组成单向阀，外侧钢珠与紧定螺钉组成反向单向阀。
2.根据权利要求1所述的地铁车辆弹性胶泥缓冲器，其特征在于：所述内活塞杆组成和外活塞杆组成之间采用第一密封件密封和两组导向带定位，第一密封件和第一导向带设置在外活塞杆内，第二导向带设置在内活塞杆上。
3.根据权利要求1所述的地铁车辆弹性胶泥缓冲器，其特征在于：所述外活塞杆组成与缸盖之间设置有第二密封件和第三导向带，所述第二密封件和第三导向带设置在缸盖内。
4.根据权利要求1所述的地铁车辆弹性胶泥缓冲器，其特征在于：所述缸盖与缸体之间设置有第三密封件，第三密封件内置在缸盖上。
5.根据权利要求1所述的地铁车辆弹性胶泥缓冲器，其特征在于：所述内活塞杆的动静比在1.8～2.5之间，外活塞杆的动静比在1.3～1.7之间。
6.根据权利要求1所述的地铁车辆弹性胶泥缓冲器，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的距离为16mm。
7.根据权利要求1所述的地铁车辆弹性胶泥缓冲器，其特征在于：所述缸盖组成还包括防尘圈、灌胶孔，所述灌胶孔内设置有单向阀和反向单向阀。
8.根据权利要求2所述的地铁车辆弹性胶泥缓冲器，其特征在于：所述阻尼缝隙的宽度为0.5～2mm，所述内活塞杆大端上的单向阀数量为10个，单向阀阀直径4～8mm；所述外活塞杆大端上的单向阀数量为8个，单向阀阀直径4～8mm；所述外活塞杆大端上的阻尼孔数量为2个，阻尼孔深度3～5mm。
9.根据权利要求2所述的地铁车辆弹性胶泥缓冲器，其特征在于；所述每个单向阀包括一个钢珠和一个通过螺纹连接的定位扁螺堵。
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