CN111536196B - 着陆缓冲减振装置以及高速磁悬浮设备 - Google Patents

着陆缓冲减振装置以及高速磁悬浮设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及缓冲减振技术领域，公开了一种着陆缓冲减振装置以及高速磁悬浮设备。该装置包括第一安装座、第一缓冲减振单元、连接件、第二缓冲减振单元、端盖组件和第二安装座，第一安装座包括底部有柱形容纳腔的第一主体部分和设置在第一主体部分的顶部第一机械接口；第二安装座包括凸台部、第二主体部分和第二机械接口；凸台部置于柱形容纳腔内，端盖组件对柱形容纳腔封口并与第一安装座固定连接，凸台部包括同轴设置的第一圆柱体凸台、圆盘凸台和第二圆柱体凸台，第一缓冲减振单元设置在圆盘凸台与柱形容纳腔底面之间，第二缓冲减振单元设置在圆盘凸台与端盖组件之间。由此实现对磁悬浮设备的缓冲保护及避免其在高速悬浮过程中出现过大姿态变化。

Description

着陆缓冲减振装置以及高速磁悬浮设备
技术领域
本发明涉及缓冲减振技术领域，尤其涉及一种着陆缓冲减振装置以及高速磁悬浮设备。
背景技术
高速磁悬浮设备是一种利用磁力克服重力，使设备脱离轨道以悬浮态高速运动，以获得零机械摩擦及振动运动环境的设备。高速磁悬浮设备可应用于交通、物流、航天、军事等诸多领域。
缓冲减振装置是高速磁悬浮设备的关键组成部分，连接滑靴与磁悬浮设备的其它部分。非悬浮态时，滑靴扣合在滑轨轨头上，缓冲减振装置处于压缩状态；悬浮态时，滑靴脱离轨头表面，释放设备全部自由度，缓冲减振装置处于自由状态；悬浮态终止瞬间，即悬浮设备着陆瞬间，滑靴承受振动冲击载荷，缓冲减振装置发挥效能，避免悬浮设备上振动冲击敏感部件承受较大振动冲击。因此，悬浮设备必须进行一定的缓冲减振处理。
高速磁悬浮设备在运动过程中动态承载且承载复杂，如推进力、制动力、导向力、气动力等。由于滑轨不平顺性，滑靴与滑轨间产生振动冲击，都会通过缓冲减振装置进行传递。因此，缓冲减振装置的设计，一方面要具备足够的刚强度，实现非悬浮态下的支承功能；另一方面，要具备空间内任意方向的缓冲减振功能，降低不确定载荷传递至磁悬浮设备上的振动冲击水平。
传统的非悬浮态轨上推进装置，由于无着陆过程，承受振动冲击水平较小。此外，磁悬浮设备随着运动速度的提高，承受振动冲击水平急剧增大。因此，现有技术中没有合适的缓冲减振设计以实现对高速磁悬浮设备着陆的缓冲减振。
发明内容
本发明提供了一种着陆缓冲减振装置以及高速磁悬浮设备，能够解决现有技术中的问题。
本发明提供了一种着陆缓冲减振装置，其中，该装置包括第一安装座、第一缓冲减振单元、连接件、第二缓冲减振单元、端盖组件和第二安装座，其中，
所述第一安装座包括第一主体部分和第一机械接口，所述第一主体部分的底部具有柱形容纳腔，所述第一机械接口设置在所述第一主体部分的顶部用于与高速磁悬浮设备连接；
所述第二安装座包括凸台部、第二主体部分和第二机械接口，所述凸台部设置在所述第二主体部分的顶部，所述第二机械接口设置在所述第二主体部分的底部用于与滑靴连接；
所述凸台部置于所述柱形容纳腔内，所述端盖组件对所述柱形容纳腔封口并通过所述连接件与所述第一安装座固定连接，所述凸台部包括同轴设置的第一圆柱体凸台、圆盘凸台和第二圆柱体凸台，所述第一圆柱体凸台设置在所述圆盘凸台的上表面，所述第二圆柱体凸台设置在所述圆盘凸台的下表面，所述第一缓冲减振单元设置在所述圆盘凸台与所述柱形容纳腔底面之间，所述第二缓冲减振单元设置在所述圆盘凸台与所述端盖组件之间，所述第一圆柱体凸台的高度小于所述第一缓冲减振单元的厚度，所述第二圆柱体凸台的高度小于所述第二缓冲减振单元的厚度，所述圆盘凸台的直径小于所述柱形容纳腔的直径。
优选地，所述第一缓冲减振单元为一体环形结构或分体环形结构，所述第一缓冲减振单元的外径与所述柱形容纳腔的直径相同而内径与所述第一圆柱体凸台的直径相同。
优选地，所述第二缓冲减振单元为分体环形结构，所述第二缓冲减振单元的外径与所述柱形容纳腔的直径相同而内径与所述第二圆柱体凸台的直径相同。
优选地，所述端盖组件为分体环形结构，所述端盖组件的内径大于所述第二主体部分的直径。
优选地，所述连接件为螺栓。
优选地，所述第一缓冲减振单元和所述第二缓冲减振单元的材料为橡胶、聚氨酯或金属橡胶。
优选地，所述第一机械接口包括圆盘座和设置在所述圆盘座上的第一矩形定位凸台，所述第一矩形定位凸台与所述高速磁悬浮设备的对应凹槽相配合以实现航向和横向定位，所述圆盘座与所述高速磁悬浮设备接触并通过固定件固定以实现垂向定位，所述第一矩形定位凸台的高度小于所述凹槽的深度，所述第一机械接口平面与所述凸台部的中轴线不垂直。
优选地，所述第二机械接口包括第二矩形定位凸台、沿所述第二矩形定位凸台上表面向外延伸的第一延伸部和沿所述第二矩形定位凸台下表面以与所述第一延伸部相反的方向外延伸的第二延伸部，所述第二矩形定位凸台的下表面与所述滑靴连接以实现垂向定位，所述第二矩形定位凸台具有所述第一延伸部的侧面与所述滑靴连接以实现横向定位，所述第二矩形定位凸台没有延伸部的两个侧面与所述滑靴连接以实现航向定位，所述第二机械接口平面与所述凸台部的中轴线不垂直。
优选地，该装置还包括加强筋，设置在所述第一延伸部与所述第二主体部分之间以及设置在所述第二延伸部与所述第二主体部分之间。
本发明还提供了一种高速磁悬浮设备，其中，该设备包括上述的着陆缓冲减振装置。
通过上述技术方案，当高速磁悬浮设备处于悬浮状态时，由于第一圆柱体凸台、圆盘凸台和第二圆柱体凸台均不与第一安装座接触，所以第一安装座和第二安装座之间没有刚性接触，可以仅通过第一缓冲减振单元和第二缓冲减振单元形成弹性连接；当高速磁悬浮设备着陆时，可以通过第一缓冲减振单元和第二缓冲减振单元承受振动冲击载荷实现缓冲保护，且在第一缓冲减振单元和第二缓冲减振单元变形量过大时使第一安装座和第二安装座之间产生刚性连接，从而避免高速磁悬浮设备在高速悬浮过程中出现过大姿态变化。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据本发明一种实施例的一种着陆缓冲减振装置的截面示意图；
图2示出了根据本发明一种实施例的一种着陆缓冲减振装置的前视图；
图3示出了根据本发明一种实施例的一种着陆缓冲减振装置的俯视图；
图4示出了沿图1中B-B的剖视图；
图5示出了沿图1中C-C的剖视图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
如图1-5所示，本发明一种实施例提供了一种着陆缓冲减振装置，其中，该装置包括第一安装座1、第一缓冲减振单元2、连接件3、第二缓冲减振单元4、端盖组件5和第二安装座6，其中，
所述第一安装座1包括第一主体部分和第一机械接口，所述第一主体部分的底部具有柱形容纳腔，所述第一机械接口设置在所述第一主体部分的顶部用于与高速磁悬浮设备连接；
举例来讲，所述第一机械接口可以与高速磁悬浮设备上的振动冲击敏感部件连接。
所述第二安装座6包括凸台部、第二主体部分和第二机械接口，所述凸台部设置在所述第二主体部分的顶部，所述第二机械接口设置在所述第二主体部分的底部用于与滑靴连接；
所述凸台部置于所述柱形容纳腔内，所述端盖组件5对所述柱形容纳腔封口并通过所述连接件3与所述第一安装座1固定连接，所述凸台部包括同轴设置的第一圆柱体凸台、圆盘凸台和第二圆柱体凸台，所述第一圆柱体凸台设置在所述圆盘凸台的上表面，所述第二圆柱体凸台设置在所述圆盘凸台的下表面，所述第一缓冲减振单元2设置在所述圆盘凸台与所述柱形容纳腔底面之间，所述第二缓冲减振单元4设置在所述圆盘凸台与所述端盖组件5之间，所述第一圆柱体凸台的高度小于所述第一缓冲减振单元2的厚度，所述第二圆柱体凸台的高度小于所述第二缓冲减振单元4的厚度，所述圆盘凸台的直径小于所述柱形容纳腔的直径。
举例来讲，所述第一圆柱体凸台的高度可以比所述第一缓冲减振单元2的厚度小3mm-5mm，所述第二圆柱体凸台的高度可以比所述第二缓冲减振单元4的厚度小3mm-5mm，优选为小5mm。上述示例仅仅是示例性的，并非用于限定本发明。
通过上述技术方案，当高速磁悬浮设备处于悬浮状态时，由于第一圆柱体凸台、圆盘凸台和第二圆柱体凸台均不与第一安装座接触，所以第一安装座和第二安装座之间没有刚性接触，可以仅通过第一缓冲减振单元和第二缓冲减振单元形成弹性连接；当高速磁悬浮设备着陆时，可以通过第一缓冲减振单元和第二缓冲减振单元承受振动冲击载荷实现缓冲保护，且在第一缓冲减振单元和第二缓冲减振单元变形量过大时使第一安装座和第二安装座之间产生刚性连接(即，对缓冲减振单元实现主动式机械限位)，从而避免高速磁悬浮设备在高速悬浮过程中出现过大姿态变化。
根据本发明一种实施例，所述第一缓冲减振单元2为一体环形结构或分体环形结构，所述第一缓冲减振单元2的外径与所述柱形容纳腔的直径相同而内径与所述第一圆柱体凸台的直径相同。
在所述第一缓冲减振单元2采用分体环形结构的情况下，第一缓冲减振单元2可以由两个相同的半环形组成，组成后的圆环外径与所述柱形容纳腔的直径相同，而内径与所述第一圆柱体凸台的直径相同。
根据本发明一种实施例，所述第二缓冲减振单元4为分体环形结构，所述第二缓冲减振单元4的外径与所述柱形容纳腔的直径相同而内径与所述第二圆柱体凸台的直径相同。
举例来讲，所述第二缓冲减振单元4可以由两个相同的半环形组成，组成后的圆环外径等于第一安装座的柱形容纳腔直径，内径等于第二安装座第二圆柱体凸台直径。
根据本发明一种实施例，所述端盖组件5为分体环形结构，所述端盖组件5的内径大于所述第二主体部分的直径。
举例来讲，所述端盖组件5可以由两个相同的半环形组成，组成后的圆环可以与第一安装座1紧密配合，而与第二安装座6间隙配合。
根据本发明一种实施例，所述连接件3可以为螺栓。
根据本发明一种实施例，所述第一缓冲减振单元2和所述第二缓冲减振单元4的材料为橡胶、聚氨酯或金属橡胶。
在采用金属橡胶作为所述第一缓冲减振单元2和所述第二缓冲减振单元4的材料时，可以起到较好的缓冲功能。
根据本发明一种实施例，所述第一机械接口包括圆盘座和设置在所述圆盘座上的第一矩形定位凸台，所述第一矩形定位凸台与所述高速磁悬浮设备的对应凹槽相配合以实现航向和横向定位，所述圆盘座与所述高速磁悬浮设备接触并通过固定件固定以实现垂向定位，所述第一矩形定位凸台的高度小于所述凹槽的深度，所述第一机械接口平面与所述凸台部的中轴线不垂直。
其中，所述固定件可以为螺栓。
举例来讲，所述矩形定位凸台的四个侧面与高速磁悬浮设备的凹槽侧壁紧配合，用于起到结构航向及横向的定位作用，避免螺栓承受剪切载荷，第一矩形定位凸台顶面与高速磁悬浮设备间隙配合，使结构在垂向不会产生过约束问题。
根据本发明一种实施例，所述第二机械接口包括第二矩形定位凸台、沿所述第二矩形定位凸台上表面向外延伸的第一延伸部和沿所述第二矩形定位凸台下表面以与所述第一延伸部相反的方向外延伸的第二延伸部，所述第二矩形定位凸台的下表面与所述滑靴连接以实现垂向定位，所述第二矩形定位凸台具有所述第一延伸部的侧面与所述滑靴连接以实现横向定位，所述第二矩形定位凸台没有延伸部的两个侧面与所述滑靴连接以实现航向定位，所述第二机械接口平面与所述凸台部的中轴线不垂直。
通过使所述第一机械接口平面和所述第二机械接口平面均与所述凸台部的中轴线不垂直，具体的角度可以根据实际情况进行设定，由此可以适应不同方向载荷。
此外，第一安装座和第二安装座可以发生绕着所述凸台部的中轴线方向的相对转动，从而与导轨系统配合形成被动式机械限位(即，转动可使得滑靴转到与导轨接触，从而形成被动式机械限位)。
根据本发明一种实施例，该装置还包括加强筋，设置在所述第一延伸部与所述第二主体部分之间以及设置在所述第二延伸部与所述第二主体部分之间。
由此，通过设置加强筋，可以进一步增强结构强度。
本领域技术人员应当理解，上述关于第一机械接口和第二机械接口的结构描述仅仅是示例性的，并非用于限定本发明，其他任何可以用于与高速磁悬浮设备连接的第一机械接口和任何可以用于与滑靴连接的第二机械接口均可以应用于本发明。
下面对本发明所述的着陆缓冲减振装置的装配过程举例描述。
首先，将第一缓冲减振单元2、第二安装座6的凸台部、第二缓冲减振单元4依次放入第一安装座1的柱形容纳腔内，然后装好端盖组件5封住柱形容纳腔开口并通过螺栓与第一安装座1把合。安装完成后，第一、二安装座之间没有刚性接触，仅通过第一、二缓冲减振单元形成弹性连接。而当第一、二缓冲减振单元承受振动冲击载荷变形量过大时，第一、二安装座之间产生刚性连接。由此，将第一安装座1与高速磁悬浮设备上的振动冲击敏感部件机械连接以及将第二安装座6与滑靴(振动冲击承受部件)机械连接，可以实现磁悬浮设备着陆时振动冲击承受部件与敏感部件间的缓冲减振功能与结构限位功能。
本发明实施例还提供了一种高速磁悬浮设备，其中，该设备包括上述实施例中所述的着陆缓冲减振装置。
其中，着陆缓冲减振装置安装在磁悬浮设备上后，两侧的两个着陆缓冲减振装置之间无需连接件进行连接，相比于传统的通过连接件进行连接的方式，减小了整体的质量。
根据本发明一种实施例，高速磁悬浮设备可以为高速磁悬浮列车或高速磁悬浮火箭橇车。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种着陆缓冲减振装置，其特征在于，该装置包括第一安装座(1)、第一缓冲减振单元(2)、连接件(3)、第二缓冲减振单元(4)、端盖组件(5)和第二安装座(6)，其中，
所述第一安装座(1)包括第一主体部分和第一机械接口，所述第一主体部分的底部具有柱形容纳腔，所述第一机械接口设置在所述第一主体部分的顶部用于与高速磁悬浮设备连接；
所述第二安装座(6)包括凸台部、第二主体部分和第二机械接口，所述凸台部设置在所述第二主体部分的顶部，所述第二机械接口设置在所述第二主体部分的底部用于与滑靴连接；
所述凸台部置于所述柱形容纳腔内，所述端盖组件(5)对所述柱形容纳腔封口并通过所述连接件(3)与所述第一安装座(1)固定连接，所述凸台部包括同轴设置的第一圆柱体凸台、圆盘凸台和第二圆柱体凸台，所述第一圆柱体凸台设置在所述圆盘凸台的上表面，所述第二圆柱体凸台设置在所述圆盘凸台的下表面，所述第一缓冲减振单元(2)设置在所述圆盘凸台与所述柱形容纳腔底面之间，所述第二缓冲减振单元(4)设置在所述圆盘凸台与所述端盖组件(5)之间，所述第一圆柱体凸台的高度小于所述第一缓冲减振单元(2)的厚度，所述第二圆柱体凸台的高度小于所述第二缓冲减振单元(4)的厚度，所述圆盘凸台的直径小于所述柱形容纳腔的直径；
所述第一机械接口包括圆盘座和设置在所述圆盘座上的第一矩形定位凸台，所述第一矩形定位凸台与所述高速磁悬浮设备的对应凹槽相配合以实现航向和横向定位，所述圆盘座与所述高速磁悬浮设备接触并通过固定件固定以实现垂向定位，所述第一矩形定位凸台的高度小于所述凹槽的深度，所述第一机械接口平面与所述凸台部的中轴线不垂直。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一缓冲减振单元(2)为一体环形结构或分体环形结构，所述第一缓冲减振单元(2)的外径与所述柱形容纳腔的直径相同而内径与所述第一圆柱体凸台的直径相同。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第二缓冲减振单元(4)为分体环形结构，所述第二缓冲减振单元(4)的外径与所述柱形容纳腔的直径相同而内径与所述第二圆柱体凸台的直径相同。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述端盖组件(5)为分体环形结构，所述端盖组件(5)的内径大于所述第二主体部分的直径。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述连接件(3)为螺栓。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一缓冲减振单元(2)和所述第二缓冲减振单元(4)的材料为橡胶、聚氨酯或金属橡胶。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二机械接口包括第二矩形定位凸台、沿所述第二矩形定位凸台上表面向外延伸的第一延伸部和沿所述第二矩形定位凸台下表面以与所述第一延伸部相反的方向外延伸的第二延伸部，所述第二矩形定位凸台的下表面与所述滑靴连接以实现垂向定位，所述第二矩形定位凸台具有所述第一延伸部的侧面与所述滑靴连接以实现横向定位，所述第二矩形定位凸台没有延伸部的两个侧面与所述滑靴连接以实现航向定位，所述第二机械接口平面与所述凸台部的中轴线不垂直。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，该装置还包括加强筋，设置在所述第一延伸部与所述第二主体部分之间以及设置在所述第二延伸部与所述第二主体部分之间。
9.一种高速磁悬浮设备，其特征在于，该设备包括上述权利要求1-8中任一项所述的着陆缓冲减振装置。
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