CN111361593A - 一种地铁多功能横向减振装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地铁多功能横向减振装置，包括斜对称布置的第一减振器和第二减振器；第一减振器和第二减振器的液压油路通过管路连通，且在连通的管路上安装有阻尼阀块；第一减振器和第二减振器内均包括通过油路依次连接的储油缸、压缩腔和拉伸腔。该地铁多功能横向减振装置，可以起到和传统的横向减振器加上抗蛇行减振器的作用；在车辆横向振动时，提供较小的阻尼力，起到和传统横向减振器类似的横向减振作用，改善舒适性；在车辆蛇形运动时，提供较大的阻尼力，起到和传统抗蛇行减振器类似的抗蛇行作用，提高运行稳定性；解决目前受限于城市轨道交通车辆转向架的安装空间和成本无法安装抗蛇行减振器，导致地铁车辆稳定性不足的问题。

Description

一种地铁多功能横向减振装置

技术领域

本发明涉及城轨车辆悬挂元件设计技术领域，尤其涉及一种地铁多功能横向减振装置。

背景技术

随着国民经济的飞速发展，城市人口迅速增长和城市化进程的加快，城市轨道交通得到了迅速发展。针对城市日益增长的载客量以及城市辐射周边地区的需要，开发速度等级更高、承载能力更大的城市轨道交通车辆成为必然。目前我国城市轨道交通车辆的运营速度以80km/h为主，其中部分站间距较大的线路已开通运行了120km/h速度级的城市轨道交通车辆。

城市轨道交通车辆运营速度不断提高，由以往的80km/h提高至120km/h和140km/h，对车辆的动力学性能提出了更高的要求，必须保证车辆具有更高运行稳定性，同时提高车辆的平稳性和安全性。而车辆的悬挂系统对改善车辆运行稳定性具有重要作用，抗蛇行减振器作为车辆重要悬挂元件之一，对车辆蛇行运动稳定性和车辆曲线通过性能具有重要的影响；优化抗蛇行减振器的设计可以大幅度提高车辆系统的临界速度，改善车辆运行稳定性。时速80km及以下车辆不需要安装抗蛇行减振器，时速80km-160km的车辆则有需求安装抗蛇行减振器。未采用抗蛇行减振器时，仅通过优化其他悬挂元件的参数，很难提高车辆的稳定性。

而目前受限于地铁车辆限界，地铁转向架没有充足的安装空间，很多现有转向架结构中抗侧滚扭杆等占据了转向架侧梁的位置，无法安装抗蛇行减振器；并且现有的抗蛇行减振器售价高昂，额外安装抗蛇行减振器大幅增加生产成本，因此绝大多数地铁车辆并未安装抗蛇行减振器。许多时速80km-160km的车辆出现了稳定性余量不足的问题。

发明内容

为了解决以上问题，本发明的目的是提供一种地铁多功能横向减振装置，不需要更改横向减振器的布置位置和方式，不需要额外安装抗蛇行减振器，就可以创造性的满足地铁车辆横向缓震和抗蛇行的需求，解决目前受限于城市轨道交通车辆转向架的安装空间和成本无法安装抗蛇行减振器，导致地铁车辆稳定性不足的问题。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案：

一种地铁多功能横向减振装置，包括斜对称布置的第一减振器和第二减振器；所述第一减振器和第二减振器的液压油路通过管路连通，且在连通的管路上安装有阻尼阀块。

进一步的是，所述第一减振器和第二减振器均为横向布置的油压减振器。

进一步的是，所述第一减振器和第二减振器内均包括通过油路依次连接的储油缸、压缩腔和拉伸腔。

进一步的是，所述第一减振器的压缩腔通过管路连接所述第二减振器的压缩腔；第一减振器的拉伸腔通过管路连接所述第二减振器的拉伸腔。

进一步的是，所述储油缸和压缩腔连接的油路上设置有底阀阀块，所述压缩腔和拉伸腔连接的油路上设置有拉伸阀块和压缩阀块。

本发明的有益效果：

本发明提供的地铁多功能横向减振装置，可以起到和传统的横向减振器加上抗蛇行减振器的作用；在车辆横向振动时，提供较小的阻尼力，起到和传统横向减振器类似的横向减振作用，改善舒适性；在车辆蛇形运动时，提供较大的阻尼力，起到和传统抗蛇行减振器类似的抗蛇行作用，提高运行稳定性。

本发明提供的地铁多功能横向减振装置，不需要更改横向减振器的布置位置和方式，不需要额外安装抗蛇行减振器，就可以创造性的满足地铁车辆横向缓震和抗蛇行的需求，解决目前受限于城市轨道交通车辆转向架的安装空间和成本无法安装抗蛇行减振器，导致地铁车辆稳定性不足的问题。

附图说明

图1为本发明的示意图；

图中：1、第一减振器；2、第二减振器；3、阻尼阀块；4、储油缸；5、压缩腔；6、拉伸腔；7、底阀阀块；8、拉伸阀块；9、压缩阀块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步阐述。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

一种地铁多功能横向减振装置，如图1所示，包括斜对称布置的第一减振器1和第二减振器2；第一减振器1和第二减振器2的液压油路通过管路连通，且在连通的管路上安装有阻尼阀块3。第一减振器1和第二减振器2均为横向布置的油压减振器，其可为现有技术中常规的油压减振器，如青岛阿尔斯铁路设备有限公司生产的型号为9242-40的减振器。

第一减振器1和第二减振器2是具体安装在转向架的横梁部位，现有技术中，地铁转向架的悬挂系统，为斜对称布置的二系横向减振器，在车辆横移运动和摇头运动时，具有不同的减振器运动方向：横移运动时，两个横向减振器反向运动(一个处于压缩状态，一个处于拉伸状态)；摇头运动时，两个横向减振器将同向运动(两个均处于拉伸或压缩)。

本实施例将两个横向减振器的液压油路通过管路连通，且在连通的管路上安装有阻尼阀块3，阻尼阀块3的作用是配合减振器内部的阻尼阀，在油路连通时起到阻尼缓振的作用，对横移运动时的阻尼系数起到决定性作用。

第一减振器1和第二减振器2内均包括通过油路依次连接的储油缸4、压缩腔5和拉伸腔6。第一减振器1的压缩腔5通过管路连接第二减振器2的压缩腔5；第一减振器1的拉伸腔6通过管路连接第二减振器2的拉伸腔6。

储油缸4和压缩腔5连接的油路上设置有底阀阀块7，压缩腔5和拉伸腔6连接的油路上设置有拉伸阀块8和压缩阀块9。底阀阀块7、拉伸阀块8和压缩阀块9均为现有技术中减振器的常规结构，底阀阀块7用于连通储油缸4和压缩腔5，并在其上设置单向阀回油，以及压缩卸荷阀，起压缩行程卸荷作用；拉伸阀块8和压缩阀块9设置在活塞上，用于调节阻尼力，其均为阻尼阀，并在活塞上设置有拉伸和压缩的阻尼孔。

车辆横向运动时，两个减振器在回路中油液流动方向一致，回路正常导通，此时绝大多数油液均通过回路中的阻尼阀块3，来产生较小阻尼力。

如第一减振器1拉伸时，第一减振器1的活塞向第一减振器1的拉伸腔6运动，即向右运动；此时第二减振器2处于压缩状态，第二减振器2的活塞向第二减振器2的压缩腔5运动，即向右运动。此时，第一减振器1的压缩腔5需要补充油液，拉伸腔6需要排出油液；第二减振器2的压缩腔5需要排出油液，拉伸腔6需要补充油液。此时油液主要由阻尼阀块3连通的管路进行输送。第一减振器1的拉伸腔6需要排出的油液，经外部的管路、阻尼阀块3进入第二减振器2的拉伸腔6补充油液；第二减振器2的压缩腔5需要排出的油液，经外部的管路、阻尼阀块3进入第一减振器1的压缩腔5补充油液。

车辆处于摇头工况时，油液流动方向相反，相当于回路不流通，油液通过自身减振器中的底阀阀块7、拉伸阀块8和压缩阀块9产生较大的阻尼力。

如第一减振器1拉伸时，第一减振器1的活塞向第一减振器1的拉伸腔6运动，即向右运动；此时第二减振器2处于拉伸状态，第二减振器2的活塞向第二减振器2的拉伸腔6运动，即向左运动。此时，第一减振器1的压缩腔5需要补充油液，拉伸腔6需要排出油液；第二减振器2的压缩腔5需要补充油液，拉伸腔6需要排出油液。也即，第一减振器1和第二减振器2连通的管路内，油液向相互方向流动，造成管路内的油液不通。此时，第一减振器1的拉伸腔6需要排出油液，经拉伸阀块8进入压缩腔；压缩腔5需要补充油液，一部分来自于拉伸腔6排出，另一部分由自身储油缸4经底阀阀块7进入压缩腔5内补充(因为有活塞杆体积的增减，因此压缩腔5和拉伸腔6的油液体积不能互补，需经过储油缸4的补充，且底阀阀块中的单向阀还可以起到加速回油，避免“缺油”现象的产生)。第二减振器2各腔需要补充和排出的油液，原理和第一减振器1相同，通过自身的底阀阀块7、拉伸阀块8和压缩阀块9相互补充和排出。

在各阻尼阀块的参数设置中，连通回路中的阻尼阀块3设置有较大的阻尼孔和较小的阻尼阀弹簧预载和刚度，减振器内部的各拉伸、压缩、底阀阀块，也需相应设置较小的阻尼孔和较大的阻尼阀弹簧预载和刚度。本实施例中，连通回路中的阻尼孔设置为2.8mm，阻尼阀弹簧刚度为50N/mm；减振器活塞中压缩阀块阻尼孔设置为1.2mm，阻尼阀弹簧刚度为70N/mm；活塞中拉伸阀块阻尼孔设置为1mm，阻尼阀弹簧刚度为80N/mm；底阀常通孔为0.3mm，压缩卸荷阀弹簧刚度为120N/mm。

在车辆横向运动时，因为回路连通，使得油液主要经由回路中的阻尼阀块3，只有很少的经由减振器内部的阀块，导致各阀块实质上只有阻尼阀块3起到作用，阻尼阀块3中较大的阻尼孔和较小的阻尼阀弹簧预载和刚度使得产生的阻尼力较小，从而与传统的横向减振器产生的阻尼力相匹配，通过调阀可以使得本申请起到和传统横向减振器类似的横向减振作用，改善舒适性。

在车辆蛇形运动时，油液在回路中运动方向相反，导致回路未导通，油液主要通过自身减振器中的底阀阀块7、拉伸阀块8和压缩阀块9来产生阻尼力，因为这几个阀块中阻尼孔较小、阻尼阀弹簧设置的预载和刚度较大，产生较大的回转阻尼，来匹配传统抗蛇行减振器产生的较大阻尼力，因此本申请在蛇形运动时，起到和传统抗蛇行减振器类似的抗蛇行作用。

以某设计时速140km/h的A型地铁车辆为例，对减振器特性的设计要求如下：

二系横向减振器阻尼特性(每个)

速度(m/s)	0.0	0.1	0.3
				阻尼力(kN)	0.0	2.3	4.4

抗蛇行减振器阻尼特性(每个)

速度(m/s)	0.0	0.04	0.1
				阻尼力(N)	0.0	10000	12300

按照TJ/TW 104-2017交流传动机车油压减振器暂行技术条件等标准中对减振器阻尼性能试验的要求，横向油压减振器的试验行程为±25mm，抗蛇行减振器的试验行程为±12.5mm，对本发明的减振器进行仿真试验。试验工况如下：

试验工况表

通过在模型中对两个减振器分别加载正弦激励。当相位差为0°时，即为两个减振器同向运动，同时拉伸或者压缩，此时即可模拟车辆和转向架处于摇头状态，此时按照抗蛇行减振器的试验行程为±12.5mm、线性临界点0.04m/s进行试验。仿真结果为拉伸力9002.10N、压缩力为-9992.86N。

当相位差为180°时，即两个减振器反向运动，一个处于拉伸状态，另一个则处于压缩状态，此时即可模拟车辆和转向架处于横移状态，此时按照标准规定的横向油压减振器的试验行程为±25mm、线性临界点0.1m/s进行试验。仿真结果为拉伸力2327.56N、压缩力-2384.41N。

横移工况下，仿真试验结果和设计要求的2300N相比，误差在4％以内；摇头工况下，仿真试验结果和设计要求的10000N相比，误差在10％以内，均远低于传统减振器规定误差15％，满足要求。说明两个回路均可满足设计要求。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种地铁多功能横向减振装置，其特征在于，包括斜对称布置的第一减振器(1)和第二减振器(2)；所述第一减振器(1)和第二减振器(2)的液压油路通过管路连通，且在连通的管路上安装有阻尼阀块(3)。

2.如权利要求1所述的减振装置，其特征在于，所述第一减振器(1)和第二减振器(2)均为横向布置的油压减振器。

3.如权利要求1所述的减振装置，其特征在于，所述第一减振器(1)和第二减振器(2)内均包括通过油路依次连接的储油缸(4)、压缩腔(5)和拉伸腔(6)。

4.如权利要求3所述的减振装置，其特征在于，所述第一减振器(1)的压缩腔(5)通过管路连接所述第二减振器(2)的压缩腔(5)；第一减振器(1)的拉伸腔(6)通过管路连接所述第二减振器(2)的拉伸腔(6)。

5.如权利要求3所述的减振装置，其特征在于，所述储油缸(4)和压缩腔(5)连接的油路上设置有底阀阀块(7)，所述压缩腔(5)和拉伸腔(6)连接的油路上设置有拉伸阀块(8)和压缩阀块(9)。

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