CN112268717A - 一种高速列车动模型试验的内部缓冲器 - Google Patents

一种高速列车动模型试验的内部缓冲器 Download PDF

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杨明智
张雷
周丹
伍钒
钱博森
王田天
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    • G01M17/08—Railway vehicles

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Abstract

本发明公开了一种高速列车动模型试验的内部缓冲器，属于高速列车气动性能模拟试验技术领域，该内部缓冲器包括滑块、滑杆和弹簧，滑块的横截面为倒U型，设置在模型列车的主梁上，滑块两侧设置有带孔的套件，滑杆从套件的孔中穿过后固定安装在主梁侧面，弹簧套在滑杆上,当套件沿滑杆运动时能够压缩弹簧发生形变。本发明能够消除或缓解高速列车动模型在试验过程中瞬间加速及瞬间制动给数据采集和存储设备带来的巨大冲击和震动，大幅延长设备的使用寿命，且能够增加测量精度，提高试验效率。

Description

一种高速列车动模型试验的内部缓冲器
技术领域
本发明属于高速列车气动性能模拟试验技术领域，具体涉及一种高速列车动模型试验的内部缓冲器。
背景技术
高速列车气动特性动模型试验系统是进行具有多种相对运动的列车高速交会和过隧道等空气动力学研究的最佳试验装备，目前国内外动模型弹射速度可达600km/h以上。为了测量列车在高速运动的情况下交会和通过隧道时，列车表面的压力变化，通常需要将测量仪器安装在模型列车内部。高速列车动模型试验通常包含三个阶段：模型列车加速段，模型列车无动力滑行段和模型列车制动段。模型列车加速段一般只有几十米，加速度高达几十个ｇ，从而保证能够在极短时间内将模型列车的速度从零提升到试验速度。同样地，模型列车制动段一般也只有几十米，反向加速度高达几十个g以保证模型列车在极短时间内速度能够从试验速度减速到零。而如此之高的加速度，会对数据采集和存储设备产生巨大冲击，再加上轨道本身存在一定的不平顺，模型列车在试验的高速运动中，也会产生较大的瞬时震动载荷。
一般而言，通常将数据采集和存储设备一体封装在一个金属盒内，动模型试验开始前，直接将金属盒固定安装在模型列车的主梁上即可。但这种安装方式会导致整个试验过程中产生的所有冲击载荷，包括前述瞬时震动载荷将直接传递到数据采集和存储设备上，对设备的损耗很大，极大地缩短了数据采集和存储设备的使用寿命。往往经过20～30次试验后就必须重新更换新的数据采集和存储设备，而一次动模型试验往往要重复进行数百次。可见，现有技术中的数据采集和存储设备耗费十分巨大，频繁地更换设备进一步降低了试验效率，同时巨大的冲击载荷和震动载荷的存在也会影响试验的测量精度。
因此，亟待研发一种高速列车动模型试验的内部缓冲器，能够消除或缓解高速列车动模型试验过程中瞬间加速及瞬间制动给数据采集和存储设备带来的巨大冲击和震动，大幅延长设备的使用寿命，且能够增加测量精度，提高试验效率。
发明内容
针对现有技术存在的需求，本发明的目的在于提供一种高速列车动模型试验的内部缓冲器，能够消除或缓解高速列车动模型在试验过程中瞬间加速及瞬间制动给数据采集和存储设备带来的巨大冲击和震动，大幅延长设备的使用寿命，且能够增加测量精度的同时提高试验效率。
为实现上述目的，本发明提供一种高速列车动模型试验的内部缓冲器，该内部缓冲器包括滑块、滑杆和弹簧，滑块截面为倒U型，设置在模型列车的主梁上，滑块两侧设置有带孔的套件，滑杆从套件的孔中穿过后固定安装在主梁侧面，弹簧套在滑杆上，当套件沿滑杆运动时能够压缩弹簧发生形变。
根据本发明的技术方案，当模型列车发生加速或制动时，缓冲器的滑块因惯性沿着滑杆发生向前或向后位移，套件挤压弹簧产生弹性形变，从而能够有效地缓冲巨大的瞬时冲击载荷。滑块截面为倒U型，能够更好地保持滑块沿着主梁方向运动，减少滑块在主梁水平方向上的摆动，进一步提高了试验结果的精准性。采用本发明的内部缓冲器，能够极大地减少震动带来的误差，提高试验结果精准度；安装在缓冲器上的数据采集和存储仪器可以重复进行上百次的高速列车动模型试验，使用寿命延长了4倍以上，大幅降低了数据采集和存储仪器的更换频次，节约了成本。
附图说明
图1为本发明内部缓冲器在模型列车中的安装位置示意图。
图2为本发明内部缓冲器的侧面示意图。
图3为本发明内部缓冲器的立体示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
1、主梁；2、滑块；3、套件；4、固定块；5、滑动槽；6、滑杆；7、弹簧；8、安装盒；9、定位槽；10、定位销；11、模型列车。
具体实施方式
本发明高速列车动模型试验的内部缓冲器可以采用如下的一～四的优选方式。
一、在模型列车的主梁侧面设置有滑动槽，滑块下部在滑动槽内运动。在优选实施方式中，通过增设滑动槽能够进一步保持滑块沿着主梁长度方向移动，减少其在主梁宽度方向的摆动，从而在提高试验结果精准性的同时，也减少了震动对数据采集和存储仪器造成的损耗，延长了设备的使用寿命。
对滑动槽的宽度没有特别的要求，只要能使滑块下部在槽内运动即可。进一步的，滑动槽的截面为L形，以避免滑块下部在槽内滑动时，因受到滑动槽的挤压导致滑块滑动困难的情况。
二、滑杆通过固定块安装在主梁侧面。滑杆可以直接固定在主梁上。作为一种优选实施方式，在主梁侧面设置有固定块，滑杆两端通过固定块安装在主梁的侧面，一方面能够保持滑杆与主梁平行，以使滑块在试验过程中能够更平稳地沿着滑杆运动，另一方面固定块也能够承受弹簧发生形变时产生的压力，使内部缓冲器在工作时更加稳定。
进一步地，滑杆与固定块通过螺纹固定连接。
进一步的，滑杆仅两端设置有螺纹。滑杆仅在与固定块相连处设置有螺纹，其中间部位的表面是光滑的，这样能避免套件在滑动过程中卡住，也避免套在滑杆上的弹簧在压缩过程中卡住，进一步减少了因套件或者弹簧与滑杆螺纹部分的摩擦而产生的震动，提高了试验的精准性。
三、滑块上固定有安装盒。封装有数据采集和存储设备的金属盒可以直接安装或固定在内部缓冲器的滑块上。作为一种优选实施方式，将封装有数据采集和存储仪器的金属盒固定在安装盒内，再将安装盒固定在内部缓冲器的滑块上，这样可以方便的在安装盒内部、金属盒周围铺设阻尼材料，更好的保护数据采集和存储设备。
进一步的，安装盒为铝合金薄板制成的长方体。规整的长方体可使缓冲器更加稳定；使用铝合金薄板可在确保强度的同时，减轻重量，降低对试验数据的影响。
进一步的，安装盒内部都铺设有阻尼材料，进一步加强实验过程中对数据采集和存储设备的保护。进一步的，所述阻尼材料为海绵。
四、滑块的侧面开有定位槽，在主梁侧面安装有与定位槽对应的定位销。定位销和定位槽互相匹配，以保证滑块沿着主梁长度方向移动，而不会在高度方向上下摆动，进而保证在主梁长度方向的缓冲作用。
实施例
下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步详细说明。需要说明的是，除非另有说明，本发明附图与具体实施方式仅用于阐释、说明本方案的优选方案而非对本发明的限制。本发明包括但不局限于附图与实施例内容，对此下文不再赘述。
在图1所示本发明的安装位置示意图中，本实施例的内部缓冲器设置在模型列车11内部，安装在模型列车11的主梁1上。
如图2本发明的侧面示意图和图3本发明的立体示意图所示，内部缓冲器包括滑块2、滑杆6和弹簧7。滑块2置于模型列车11的主梁1上，滑块2的截面为倒U型，覆盖在主梁1上，滑块2的侧面紧贴在主梁1两侧。滑块2侧面通过螺栓固定有套件3，套件3为“凸”形的金属块，向主梁1外侧凸出的部分有贯通的小孔。滑杆6从套件3的小孔中穿出后通过螺纹与安装在主梁1侧面的固定块4固定连接，滑杆6与主梁1平行、但不与主梁1接触。固定块4为L形，其一端固定在主梁1侧面，另一端与滑杆6通过螺纹连接。滑杆6仅两端有螺纹，中间部分是光滑的。滑杆6从套件3穿出后两侧与固定块之间均套有弹簧7，且弹簧7直径大于套件3上的小孔，无法从小孔内穿过。
主梁1的侧面固定有一金属条，在主梁1侧面形成滑动槽5。滑动槽5的截面为L形，滑块2侧面的下部在滑动槽5中滑动。
在滑动槽5上方的滑块2侧面开有定位槽9，主梁1侧面安装有与定位槽9对应的定位销10。
滑块2上固定有安装盒8，安装盒8为铝合金薄板制成的长方体，盒内部铺设有海绵。
高速列车动模型试验开始前，将封装有数据采集和存储设备的金属盒通过螺栓固定安装在安装盒8内，用螺栓盖紧安装盒8的盒盖，即可开始动模型试验。
当列车加速前进时，滑块2在惯性作用下沿着滑杆6向后（与加速方向相反）移动，此时套件3向后压缩弹簧7发生弹性形变，借以缓冲瞬时加速对固定在内部缓冲器上方的安装盒8内的数据采集和存储设备产生的冲击。
当列车制动减速时，滑块2在惯性作用下沿着滑杆6向前（与阻力方向相反）移动，此时套件3向前压缩弹簧7发生弹性形变，借以缓冲瞬时制动对固定在内部缓冲器上方的安装盒8内的数据采集和存储设备产生的冲击。

Claims (10)

1.一种高速列车动模型试验的内部缓冲器，其特征在于，所述内部缓冲器包括滑块（2）、滑杆（6）和弹簧（7），滑块（2）的横截面为倒U型，设置在模型列车的主梁（1）上，滑块（2）的两侧设置有带孔的套件（3），滑杆（6）从套件（3）的孔中穿过后，固定安装在主梁（1）的侧面，弹簧（7）套在滑杆（6）上，当套件（3）沿滑杆（6）运动时能够压缩弹簧（7）发生形变。
2.根据权利要求1所述的内部缓冲器，其特征在于：所述主梁（1）的侧面设置有滑动槽（5），所述滑块（2）的下部在滑动槽（5）内运动。
3.根据权利要求2所述的内部缓冲器，其特征在于：所述滑动槽（5）的横截面为L形。
4.根据权利要求1所述的内部缓冲器，其特征在于：所述滑杆（6）通过固定块（4）安装在所述主梁（1）侧面。
5.根据权利要求4所述的内部缓冲器，其特征在于：所述滑杆（6）仅两端有螺纹，与所述固定块（4）通过螺纹固定连接。
6.根据权利要求1所述的内部缓冲器，其特征在于：所述滑块（2）上固定有安装盒（8）。
7.根据权利要求6所述的内部缓冲器，其特征在于：所述安装盒（8）为铝合金薄板制成的长方体。
8.根据权利要求7所述的内部缓冲器，其特征在于：所述安装盒（8）内部铺设有阻尼材料。
9.根据权利要求8所述的内部缓冲器，其特征在于：所述阻尼材料为海绵。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的内部缓冲器，其特征在于：所述滑块（2）侧面开有定位槽（10），所述主梁（1）侧面安装有与定位槽（10）对应的定位销（11）。
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