CN113047093A - 一种纵向可移动式入齿过渡装置 - Google Patents

Abstract

一种纵向可移动式入齿过渡装置，可有效缓解轮齿与过渡装置间的冲击作用，避免结构件损坏，大幅提高过渡装置使用寿命。正常齿条入齿端前方一定距离处设置移动装置和液压装置，移动装置的靠近齿轨段的前段设置过渡齿条、靠近轮轨段的后段设置过渡滚筒装置。液压装置作于移动装置上，使其沿正常齿条的中线相对正常齿条入齿端作变速的直线往复运动。移动装置向前直线运动时，过渡滚筒装置、过渡齿条依次作于齿轨车辆牵引齿轮，齿轨车辆牵引齿轮在齿轨车辆动力系统直接驱动和过渡装置辅助作用下提升自身转速，在正常齿条入齿端前达到齿轨车辆车轮线速度，使齿轨车辆牵引齿轮与正常齿条准确啮合。

Description

一种纵向可移动式入齿过渡装置

技术领域

本发明属于山地轨道交通齿轨铁路技术领域，具体涉及一种纵向可移动式入齿过渡装置。

背景技术

齿轨铁路适用于地形条件较为复杂的山地轨道交通，在轨道车辆大坡度爬升或者下降行驶时，由于轨道车辆的轮对与钢轨之间的接触形式，故该接触面无法为轨道车辆提供足够的粘着力，齿轨铁路的出现，改善了轨道车辆在山地地形下的应用适应性，在齿轨车辆爬升时，其上的主动齿轮与齿轨铁路中间设置的齿条轨道啮合，固定的齿条轨道为齿轨车辆提供足够的爬升力；当齿轨车辆下坡时，其上的齿轮与齿轨啮合，为齿轨车辆提供一定的阻力，防止齿轨车辆由于重力势能转换的动能较大，造成严重的事故。故齿轨车辆以其独特的优势被广泛应用于山地轨道交通领域。

齿轨车辆在进入齿轨段铁路时，需要从普轨段过渡到齿轨段，在齿轨车辆上的齿轮与齿条轨道啮合时，会发生二者无法准确啮合而造成的撞齿现象，同时在啮合时的冲击也较为严重，相关研究人员对于齿轨过渡方式进行了一定的研究，

譬如，在公告号CN 108360311 A的发明专利申请公开说明书中公开了一种齿轨铁路轮轨-齿轨过渡装置，该过渡装置是在齿轨的驶入端之前设置过渡段齿轨，该过渡段齿轨上于其中部设置支撑臂、驶入端设置液压缸、驶出端设置转臂，支撑臂、液压缸和转臂的上端与过渡段齿轨铰接，下端则通过铰座与轨下基础形成铰接。支撑臂与过渡段齿轨铰接处设置拉伸弹簧，拉伸弹簧的两端分别作用于过渡段齿轨、轨下基础。过渡段齿轨的驶入端设置有与轨齿相平行的滚筒。在齿轨车辆慢速驶入齿轨段时，钢制滚筒的相对转动及齿轨结构的竖向弯曲变形均可促进钢轮钢轨的相对滑动，进而实现齿轮与齿轨的准确啮合，使齿轨车辆从轮轨段顺利过渡到齿轨段。该专利中的入齿过渡装置固定于大地上，在轮齿顶齿冲击及啮合校正作用下，入齿过渡机构磨耗严重。此外，齿轮转速提升效率较慢，加剧了轮齿啮合校正过程中的冲击。因此需提出一种新型入齿过渡机构可有效减小或避免冲击，有效提升过渡装置啮合性能及使用寿命等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种纵向可移动式入齿过渡装置，在实现齿轨车辆牵引齿轮的转速及齿位的有效调整校正，并最终实现齿轮与正线齿条的准确啮合的同时，可有效缓解轮齿与过渡装置间的冲击作用，避免结构件损坏，大幅提高过渡装置使用寿命。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

本发明的一种纵向可移动式入齿过渡装置，设置于轮轨段、齿轨段的过渡区间，位于齿轨段的正常齿条之前，其特征是：所述正常齿条入齿端前方一定距离处设置移动装置和液压装置，移动装置的靠近齿轨段的前段设置过渡齿条、靠近轮轨段的后段设置过渡滚筒装置；所述液压装置作于移动装置上，使其沿正常齿条的中线相对正常齿条入齿端作变速的直线往复运动；移动装置向前直线运动时，过渡滚筒装置、过渡齿条依次作于齿轨车辆牵引齿轮，齿轨车辆牵引齿轮在齿轨车辆动力系统直接驱动和过渡装置辅助作用下提升自身转速，在正常齿条入齿端前达到齿轨车辆车轮线速度，使齿轨车辆牵引齿轮与正常齿条准确啮合。

所述过渡滚筒装置包括纵向距间隔设置的非钢质滚筒，相邻非钢质滚筒的间距与正常齿条的齿间距相等。

所述移动装置包括移动底座、导向轨槽，导向轨槽沿轨道中线设置，且通过连接构件固定安装在轨枕上；所述移动底座嵌置于导向轨槽内，以导向轨槽的两侧槽壁作为导向面，其底部沿纵向均匀间隔设置滚轮，各滚轮通过第二滚动轴承安装在移动底座上，以导向轨槽槽底面作为支撑滑动面。

本发明的有益效果主要体现在如下方面：

一、本发明解决了齿轨交通中齿轨车辆在从正常段铁路向齿轨段铁路过渡时，齿轨车辆上的齿轮与齿条难以直接准确啮合的问题，和现有齿轨过渡装置效果较差以及结构分散等问题，结构新颖，实用价值高；

二、通过将滚筒过渡装置与齿条过渡装置集成安装在可纵向移动的底座上，利用移动底座的纵向移动逐步弥补齿轮与车轮间速差而导致的行进距离差，辅助提高齿轨车辆牵引齿轮转速，并在促进轮齿间啮合及形位校正过程中，有效缓解牵引齿轮与入齿过渡装置间较为严重的纵向冲击现象，减少冲击造成的各部件的损坏，延长装置的使用寿命；

三、液压系统独有的稳定特性提高齿轨车辆入齿时与过渡装置啮合的稳定性，引入受控制的液压系统可提高入齿过渡装置的电气化及智能程度，以更好地辅助齿轮速度及齿形啮合需求。

附图说明

本说明书包括如下七幅附图：

图1是本发明一种纵向可移动式入齿过渡装置的立体示意图；

图2是本发明一种纵向可移动式入齿过渡装置的俯视图；

图3是本发明一种纵向可移动式入齿过渡装置中液压装置的安装方式示意图；

图4是本发明一种纵向可移动式入齿过渡装置中纵向可移动过渡段的立体示意图；

图5是本发明一种纵向可移动式入齿过渡装置中正常段齿轨铁路齿轨的安装方式示意图；

图6是本发明一种纵向可移动式入齿过渡装置中移动底座上滚筒过渡装置、过渡齿条和滚轮的安装方式示意图；

图7是本发明一种纵向可移动式入齿过渡装置中移动底座的立体示意图。

图中示出主要构件及所对应的标记：移动底座1、第一安装槽1a、第二安装槽1b、耳板1c、非钢质滚筒2、过渡齿条3、导向轨槽4、液压缸5、液压杆6、安装板7、L型固定板8、钢质垫板9、紧固螺栓10、正常齿条11、齿条安装架12、钢轨13、轨枕14、轨槽紧固螺栓15、齿条紧固螺栓16、第一滚动轴承17、第二滚动轴承18、滚轮19。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

参照图1和图2，本发明的一种纵向可移动式入齿过渡装置，设置于轮轨段、齿轨段的过渡区间，位于齿轨段的正常齿条11之前，其特征是：所述正常齿条11入齿端A前方一定距离处设置移动装置和液压装置，移动装置的靠近齿轨段的前段设置过渡齿条3、靠近轮轨段的后段设置过渡滚筒装置；所述液压装置作于移动装置上，使其沿正常齿条11的中线相对正常齿条11入齿端A作变速的直线往复运动；移动装置向前直线运动时，过渡滚筒装置、过渡齿条3依次作于齿轨车辆牵引齿轮，齿轨车辆牵引齿轮在齿轨车辆动力系统直接驱动和过渡装置辅助作用下提升自身转速，在正常齿条11入齿端A前达到齿轨车辆车轮线速度，使齿轨车辆牵引齿轮与正常齿条11准确啮合，从而有效缓解齿轨车辆入齿时较为严重的冲击现象，减少冲击造成的各部件的损坏，延长齿条轨道的使用寿命。

参照图1和图2，所述过渡滚筒装置包括纵向等距间隔设置的非钢质滚筒2，相邻非钢质滚筒2的间距与正常齿条11的齿间距相等。

参照图4，所述移动装置包括移动底座1、导向轨槽4，导向轨槽4沿轨道中线设置，且通过连接构件固定安装在轨枕14上。所述移动底座1嵌置于导向轨槽4内，以导向轨槽4的两侧槽壁作为导向面，其底部沿纵向均匀间隔设置具有一定弹性滚轮19，各滚轮19通过第二滚动轴承18安装在移动底座1上，以导向轨槽4槽底面作为支撑滑动面。参照图6和图7，所述移动底座1的后段、前段分别设置有用于安装过渡滚筒装置、过渡齿条3的第一安装槽1a、第二安装槽1b，过渡齿条3下部嵌入第二安装槽1b内，由穿过移动底座1侧壁的螺栓固定。所非钢质滚筒2主体位于第一安装槽1a内，通过第一滚动轴承17安装在移动底座1上。所述连接构件为对应于轨枕14设置于导向轨槽4两侧的L型固定板8，各L型固定板8通过轨槽紧固螺栓15与导向轨槽4连接，通过紧固螺栓10与预埋于轨枕14内的螺纹套筒连接。

参照图4，所述移动底座1移动的凭借是在其底部均布具有一定弹性滚轮10，并通过第二滚动轴承18与移动底座1相固定。所述由非钢质滚筒2构成的滚筒过渡装置布置在移动底座1的后端，通过第一滚动轴承17与移动底座1相固定，相邻两非钢质滚筒2间的间距严格控制与正常齿条轨道相同，滚筒过渡段作为与齿轨车辆最先接触的部分，用于初步调整齿轨车辆牵引齿轮与齿条轨道准确啮合的问题，同时预防撞齿现象的发生。滚筒过渡装置中的非钢质滚筒2可相对转动，在齿轨车辆牵引齿轮与非钢质滚筒2接触时，由于齿轨车辆牵引齿轮相对齿轨车辆车轴可相对转动，因此滚筒过渡装置可较好促进齿轨车辆牵引齿轮与非钢质滚筒2间隙之间的啮合。

参照图5，所述正常齿条11的中心线与轨道中线重合，其下方对应于轨枕14设置齿条安装架12和钢质垫板9，正常齿条11通过齿条紧固螺栓16固定安装在齿条安装架12的顶面上，齿条安装架12、钢质垫板9通过紧固螺栓10与预埋于轨枕14内的螺纹套筒连接。

参照图2和图3，所述液压装置包括其轴线与轨道中线重合的液压缸5、液压杆6，液压缸5固定安装在安装板7上，安装板7通过紧固螺栓10与预埋于轨枕14内的螺纹套筒连接，液压杆6通过销轴与移动底座1后端的耳板1c连接。

本发明中，为完整叙述齿轨车辆入齿过程，暂设定的相关参数仅用于说明入齿过渡装置工作的流程，并不限制本发明所对应的参数的设定。所述的齿轨车辆入齿前，齿轨车辆牵引齿轮通常以较低速度(如5km/h)自转，而齿轨车辆在入齿过渡阶段则保持相对较高速度(如10km/h)的前进速度，所述的入齿过渡装置中，液压缸5在整个作用过程中，并不主动向外伸出，在齿轨车辆牵引齿轮入齿前，液压缸5反向通油保压，即为纵向可移动式的入齿装置提供与车辆前进方向相反的负载力。

所述齿轨车辆入齿时，由于齿轨车辆牵引齿轮转速低于齿轨车辆车轮前进速度，因此在通过入齿过渡装置的期间，齿轨车辆牵引齿轮在牵引电机或其他外部动力作用下需加速至齿轨车辆车轮前进速度。在齿轨车辆牵引齿轮的提速过程中，其与齿轨车辆的速度差导致两者前进距离不一致，理论上为小于车辆前进的距离，故纵向可移动式的过渡装置来补偿二者之间的距离差，以辅助实现牵齿轨车辆牵引齿轮与齿轨车辆车轮之间的同速，且可有效的降低齿轨车辆牵引齿轮与入齿过渡装置之间的纵向冲击。同时，在齿轨车辆牵引齿轮与非钢质滚筒2相互作用的过程中，移动底座1不可自由移动，液压缸5的作用是为移动底座1提供与其运动方向相反的稳定作用力。液压缸5所提供的反向作用力小于齿轨车辆牵引齿轮与过渡装置之间的相互作用力，过渡装置在齿轮的作用下沿车辆前进的方向运动，用于补偿上述前进距离差。

所述齿轨车辆在入齿时，齿轨车辆牵引齿轮与非钢制滚筒2的相邻间隙很难直接啮合，在两者发生冲击时，在齿轨车辆牵引齿轮的作用力下，非钢制滚筒2相对滑动，进而促进齿轮与非钢制滚筒2间隙之间的啮合。此外，为了防止齿轨车辆牵引齿轮被顶起，或入齿过渡机构被压坏，在移动底座1的底部均布具有一定弹性滚轮10，可以有效缓冲两者的垂向冲击。同时，由于弹性滚轮10弹性的不连续性，且入齿初始端的刚度小于尾端的，因此，在齿轨车辆牵引齿轮与非钢制滚筒2在初始段发生垂向冲击时，滚筒会产生垂向位移，且较尾端的位移较大，整个滚筒段呈一定的转动运动，可以更有效的促进来两者的啮合。

在齿轨车辆牵引齿轮与非钢制滚筒2间隙实现准确啮合时，本入齿过渡装置的纵向移动速度与齿轨车辆运行速度保持一致。

所述移动底座1在非钢质滚筒2与齿轨车辆牵引齿轮之间的作用力下而向前运动，其运动状态是由齿轨车辆牵引齿轮与非钢质滚筒2接触之前的静止状态到二者作用时的加速状态。

在齿轨车辆牵引齿轮的提速完成时，液压缸5的液压杆6也停止运动，此时齿轨车辆牵引齿轮的线速度已经与车辆前进的速度一致，不存在速度差，也就不存在前进距离差。

所述的液压缸5的负载小于齿轨车辆牵引齿轮与滚筒装置之间的作用力，故虽然液压缸5提供反向负载，但液压杆6连接的移动底座1的运动还是沿车辆的前进方向。当齿轨车辆牵引齿轮的线速度提升到与车辆前进的速度一致后，液压缸5锁死，移动底座1减速到0，齿轨车辆牵引齿轮进入过渡齿条3与其啮合，经过过渡齿条3微调后，再与正常齿条11啮合，即完成整个过渡过程，液压缸5锁死的位置用于控制调速后的齿轨车辆牵引齿轮能够与铺设完毕的正常齿轨铁路上的齿条准确啮合。

所述过渡齿条3设置在移动底座1的前段，当齿轨车辆牵引齿轮经过与滚筒过渡装置初步啮合并提速到一定速度后，进入移动底座1后段，与设置在此的过渡齿条3相啮合，过渡齿条3与滚筒过渡装置之间的安装间距与正常齿条齿间距存在倍数关系，过渡齿条3接着与齿轨车辆牵引齿轮相啮合，一起向前运动至齿轨车辆牵引齿轮的线速度与齿轨车辆车轮的线速度相同之前，移动底座1不再前进。移动底座在不再前进时，其过渡齿条位置与正常齿条之间的间距因保障为齿距的等数倍。

参照图5，所述正常齿条11的中心线与轨道中线重合，其下方对应于轨枕14设置齿条安装架12和钢质垫板9，正常齿条11通过齿条紧固螺栓16固定安装在齿条安装架12的顶面上，齿条安装架12、钢质垫板9通过紧固螺栓10与预埋于轨枕14内的螺纹套筒连接。

参照图2和图3，所述液压装置包括其轴线与轨道中线重合的液压缸5、液压杆6，液压缸5固定安装在安装板7上，安装板7通过紧固螺栓10与预埋于轨枕14内的螺纹套筒连接，液压杆6通过销轴与移动底座1后端的耳板1c连接。

液压缸5的作用主要有三个方面：在齿轨车辆牵引齿轮开始与移动底座1相啮合时，液压系统中的液压泵不提供动力，整个液压系统起到一个油路通畅的阻尼负载作用，此时齿轨车辆牵引齿轮的线速度小于齿轨车辆车轮的线速度，故滚筒过渡装置受到来自齿轨车辆牵引齿轮向前的作用力，移动底座1被齿轨车辆牵引齿轮驱动向前移动，由于其特殊的材质，在齿轨车辆牵引齿轮提速过程中能达到提高齿轨车辆牵引齿轮与齿轨的啮合准确程度；当齿轨车辆牵引齿轮转速提升到接近齿轨车辆车轮线速度时，过渡到与过渡齿条3啮合阶段，在齿轨车辆牵引齿轮与过渡齿条3准确啮合后至齿轨车辆牵引齿轮线速度接近齿轨车辆车轮线速度时，液压缸5中油液暂停流动，即移动底座1经过减速到静止，齿轨车辆牵引齿轮的线速度继续增加至与齿轨车辆车轮的线速度相等，移动底座1停止在设定位置，需要保证齿轨车辆牵引齿轮能够与正常齿条11准确啮合；在齿轨车辆完全通过过渡阶段后，液压缸5牵引液压杆6及移动底座1返回到初始位置。

以上所述只是用图解说明本发明一种纵向可移动式入齿过渡装置的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (7)

1.一种纵向可移动式入齿过渡装置，设置于轮轨段、齿轨段的过渡区间，位于齿轨段的正常齿条(11)之前，其特征是：所述正常齿条(11)入齿端(A)前方一定距离处设置移动装置和液压装置，移动装置的靠近齿轨段的前段设置过渡齿条(3)、靠近轮轨段的后段设置过渡滚筒装置；所述液压装置作于移动装置上，使其沿正常齿条(11)的中线相对正常齿条(11)入齿端(A)作变速的直线往复运动；移动装置向前直线运动时，过渡滚筒装置、过渡齿条(3)依次作于齿轨车辆牵引齿轮，齿轨车辆牵引齿轮在齿轨车辆动力系统直接驱动和过渡装置辅助作用下提升自身转速，在正常齿条(11)入齿端(A)前达到齿轨车辆车轮线速度，使齿轨车辆牵引齿轮与正常齿条(11)准确啮合。

2.如权利要求1所述的一种纵向可移动式入齿过渡装置，其特征是：所述过渡滚筒装置包括纵向等距间隔设置的非钢质滚筒(2)，相邻非钢质滚筒(2)的间距与正常齿条(11)的齿间距相等。

3.如权利要求1或2所述的一种纵向可移动式入齿过渡装置，其特征是：所述移动装置包括移动底座(1)、导向轨槽(4)，导向轨槽(4)沿轨道中线设置，且通过连接构件固定安装在轨枕(14)上；所述移动底座(1)嵌置于导向轨槽(4)内，以导向轨槽(4)的两侧槽壁作为导向面，其底部沿纵向均匀间隔设置滚轮(19)，各滚轮(19)通过第二滚动轴承(18)安装在移动底座(1)上，以导向轨槽(4)槽底面作为支撑滑动面。

4.如权利要求3所述的一种纵向可移动式入齿过渡装置，其特征是：所述移动底座(1)的后段、前段分别设置有用于安装过渡滚筒装置、过渡齿条(3)的第一安装槽(1a)、第二安装槽(1b)，过渡齿条(3)下部嵌入第二安装槽(1b)内，由穿过移动底座(1)侧壁的螺栓固定；所非钢质滚筒(2)主体位于第一安装槽(1a)内，通过第一滚动轴承(17)安装在移动底座(1)上。

5.如权利要求3所述的一种纵向可移动式入齿过渡装置，其特征是：所述连接构件为对应于轨枕(14)设置于导向轨槽(4)两侧的L型固定板(8)，各L型固定板(8)通过轨槽紧固螺栓(15)与导向轨槽(4)连接，通过紧固螺栓(10)与预埋于轨枕(14)内的螺纹套筒连接。

6.如权利要求3所述的一种纵向可移动式入齿过渡装置，其特征是：所述液压装置包括其轴线与轨道中线重合的液压缸(5)、液压杆(6)，液压缸(5)固定安装在安装板(7)上，安装板(7)通过紧固螺栓(10)与预埋于轨枕(14)内的螺纹套筒连接，液压杆(6)通过销轴与移动底座(1)后端的耳板(1c)连接。

7.如权利要求1所述的一种纵向可移动式入齿过渡装置，其特征是：所述正常齿条(11)的中心线与轨道中线重合，其下方对应于轨枕(14)设置齿条安装架(12)和钢质垫板(9)，正常齿条(11)通过齿条紧固螺栓(16)固定安装在齿条安装架(12)的顶面上，齿条安装架(12)、钢质垫板(9)通过紧固螺栓(10)与预埋于轨枕(14)内的螺纹套筒连接。

Images