CN113294485A - 一种橡胶堆内置垂向液压减振装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种橡胶堆内置垂向液压减振装置，包括橡胶堆，分别设置在橡胶堆顶端面和底端面的顶板和底板，设置在橡胶堆中心的连通顶板和底板的装置腔，设置在装置腔内的液压阻尼机构和推进机构；液压阻尼机构包括两个装有阻尼液的阻尼液腔，两个阻尼液腔之间具有阻尼流道；推进机构安装在顶板和底板之间，并随顶板和底板之间的间距变化而分别对两个阻尼液腔施加相反的力，使两个阻尼液腔的容积产生大小相反的变化，迫使一个阻尼液腔内的阻尼液经阻尼流道流向另一个阻尼液腔，实现吸能减振。这就直接赋予橡胶堆垂向阻尼特性，解决了传统橡胶堆因弹性刚度过大，回复力衰减弱，减振效果差的问题；同时，无需在有限的安装空间内再专设垂向减振机构。

Description

一种橡胶堆内置垂向液压减振装置

技术领域

本发明涉及货运列车的机车转向架二系悬挂中的减振橡胶堆，具体涉及一种橡胶堆内置垂向液压减振装置，属于列车减振技术领域。

背景技术

现有客运列车二系悬挂都使用空气弹簧作为减振部件，而货运列车的机车由于自身重量大，目前仍使用承重力强的橡胶堆作为二系悬挂的减振部件。

由于传统橡胶堆弹性刚度大，回复力衰减弱，减振效果差，不利于列车的平稳运行，导致列车运行时，活动部件与接触部件之间频繁遭遇过载冲击，加剧了相关部件（主要是轮轨之间）的磨耗。为解决这一问题，传统二系减振装置除设置橡胶堆外，不得不专门设置用于垂向减振的垂向减振器，以此达到吸能减振的目的。这不仅增加了转向架的部件设置，而且业内普遍认为减振效果不够理想。但对于重载下的橡胶堆，要赋予其理想的阻尼减振特性，业内也一直没有形成过有效的技术解决方案。

发明内容

本发明解决的技术问题是，传统橡胶堆弹性刚度大，回复力衰减弱，自身减振效果差，需要另外设置垂向减振器的问题。

针对上述问题，本发明提出的技术方案是：

一种橡胶堆内置垂向液压减振装置，包括设置在橡胶堆内的液压阻尼机构和推进机构；在橡胶堆中心开设有上下相通的装置腔，所述液压阻尼机构和推进机构设置在装置腔内；所述液压阻尼机构包括两个装有阻尼液的阻尼液腔，两个阻尼液腔之间具有阻尼流道；所述推进机构安装在橡胶堆顶端的顶板和底端的底板之间，并随顶板和底板之间的间距变化而分别对两个阻尼液腔施加相反的力，使两个阻尼液腔的容积产生大小相反的变化，迫使一个阻尼液腔内的阻尼液经阻尼流道流向另一个阻尼液腔，实现吸能减振。

进一步地，所述液压阻尼机构还包括阻尼柜和滑块，所述阻尼柜下端固定在底板上, 阻尼柜与橡胶堆的装置腔的内壁之间有间隙；所述两个装有阻尼液的阻尼液腔是分别位于阻尼柜内空间上部和下部的上液腔和下液腔，所述滑块位于上液腔和下液腔之间的阻尼柜中部的空间且能够在阻尼柜中部的空间作垂向滑移。

进一步地，所述滑块的上端面与下端面分别暴露于上液腔内和下液腔内，所述阻尼流道是开设在滑块上的连通上液腔和下液腔的流道孔。

进一步地，所述滑块的上端和下端分别设置有柔性的上液腔囊和下液腔囊，所述上液腔囊朝下的一端和下液腔囊朝上的一端分别具有开口一和开口二；上液腔囊朝下一端的开口一的边缘与滑块的上端面粘接，使上液腔囊与滑块的上端面形成上液腔；下液腔囊朝上一端的开口二的边缘与滑块的下端面粘接，使上液腔囊与滑块的下端面形成下液腔；所述上液腔囊朝上的一端在阻尼柜内空间的上顶部与阻尼柜的柜体粘接，所述下液腔囊朝下的一端在阻尼柜内空间的下底部与阻尼柜的柜体粘接。

进一步地，所述阻尼柜中部对应的两侧侧壁上分别有对称开设的柜窗一和柜窗二，所述滑块中部有水平设置的两侧贯通的腰形孔，所述腰形孔总是位于柜窗一和柜窗二的窗口范围内。

进一步地，所述推进机构包括圆柱形的销轴，销轴位于腰形孔内并能够在腰形孔内作水平滑移；销轴的两端分别从阻尼柜的柜窗一和柜窗二伸出。

进一步地，所述推进机构还包括下斜撑臂一和下斜撑臂二；所述下斜撑臂一和下斜撑臂二的上端均具有轴孔，分别套装在销轴的两端，销轴能够自由转动，所述下斜撑臂一和下斜撑臂二的下端均以活动连接方式安装在底板上；当下斜撑臂一和下斜撑臂二与底板之间的角度发生改变时，能够推动销轴在腰形孔内滑移，同时推动滑块作垂向滑移。

进一步地，所述推进机构还包括上斜撑臂一和上斜撑臂二；所述上斜撑臂一和上斜撑臂二的下端均具有轴孔，分别套装在销轴的两端，销轴能够自由转动，所述上斜撑臂一和上斜撑臂二的上端均以活动连接方式安装在顶板上，所述上斜撑臂一与下斜撑臂一之间以及上斜撑臂二与下斜撑臂二之间形成夹角，且夹角角度总是小于180^。。

进一步地，所述上斜撑臂一和上斜撑臂二的上端在顶板上的安装位以及下斜撑臂一和下斜撑臂二的下端在底板上的安装位均位于滑块的腰形孔的中垂面的一侧。

进一步地，所述上斜撑臂一和上斜撑臂二的上端与顶板之间以及下斜撑臂一和下斜撑臂二的下端与底板之间是通过球关节连接；所述上斜撑臂一和上斜撑臂二的下端的轴孔内壁以及下斜撑臂一和下斜撑臂二的上端的轴孔内壁均为凹球面，销轴两端位于上述各轴孔内的部分均为球面。

有益效果：通过在橡胶堆内设置垂向液压减振装置，直接赋予橡胶堆垂向阻尼特性，解决了传统橡胶堆因弹性刚度过大，回复力衰减弱，减振效果差，不利于列车平稳运行的问题；无需在转向架有限的安装空间内再专设垂向减振机构，使得转向架的设置更加简洁；存在很大的优化空间，优化后，在转向架上设置具有内置垂向液压减振装置的橡胶堆的减振效果将比现有转向架设置橡胶堆加外置垂向减振器的减振效果更好。

附图说明

图1为实施例一中所述橡胶堆内置垂向液压减振装置中部分部件（橡胶堆、顶板和底板）剖视示意图；

图2为实施例一中所述橡胶堆内的内置垂向液压减振装置立体示意图；

图3为实施例一中所述下斜撑臂一、下斜撑臂二、上斜撑臂一、上斜撑臂二与销轴连接方式的剖视示意图；

图4为实施例一中所述液压阻尼机构的剖视示意图；

图5为实施例二中所述液压阻尼机构的剖视示意图；

图6为实施例二中所述液压阻尼机构分拆的立体示意图；

图7为为实施例二中所述液压阻尼机构的装配立体示意图。

图中：1、顶板；2、橡胶堆；21、装置腔；3、底板；4、阻尼柜；41、柜窗一；42、柜窗二；43、柜内空腔；5、滑块；51、阻尼流道；52、腰形孔；6、上液腔囊；61、开口一；7、下液腔囊；71、开口二；8、销轴；81、球面；9、轴孔；91、凹球面；10、上液腔；11、下液腔；12、下斜撑臂一；13、下斜撑臂二；14、上斜撑臂一；15、上斜撑臂二；16、球关节；17、中垂面；18、夹角；19、注液孔；20、排气孔。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做进一步的描述：

实施例一

如图1—4所示，一种橡胶堆内置垂向液压减振装置，包括设置在橡胶堆2内的液压阻尼机构和推进机构；在橡胶堆2中心开设有上下相通的装置腔21，所述液压阻尼机构和推进机构设置在装置腔21内；所述液压阻尼机构包括两个装有阻尼液的阻尼液腔，两个阻尼液腔之间具有阻尼流道51；所述推进机构安装在橡胶堆2顶端的顶板1和底端的底板3之间，并随顶板1和底板3之间的间距变化而分别对两个阻尼液腔施加相反的力，使两个阻尼液腔的容积产生大小相反的变化，迫使一个阻尼液腔内的阻尼液经阻尼流道51流向另一个阻尼液腔。即一个阻尼液腔受压容积变小，另一个阻尼液腔被拉伸容积变大。由于两个阻尼液腔之间有相通的阻尼流道51，这就迫使受压阻尼液腔内的阻尼液经阻尼流道51流向受拉伸变大的阻尼液腔，从而实现吸能减振。这样就解决了传统橡胶堆因弹性刚度过大，回复力衰减弱，减振效果差，不利于列车平稳运行，需要在转向架上专门设置垂向减振器的问题。

这里所述的顶板1和底板3之间的间距变化，是指机车的车体压在橡胶堆2顶部的顶板1上，橡胶堆2通过其底部的底板3安装在转向架上，当列车运行通过不平顺的路段时，机车的车体作用在橡胶堆2上的垂向力会发生变化，橡胶堆2作相应的伸缩形变，从而使橡胶堆2顶部的顶板1与底部的底板3之间的间距发生变化。

所述液压阻尼机构还包括阻尼柜4和滑块5，所述阻尼柜4下端固定在底板3上, 阻尼柜4与橡胶堆2的装置腔21的内壁之间有间隙，避免橡胶堆沿水平方向产生形变时，阻尼柜4与装置腔21的内壁之间发生干涉；所述两个装有阻尼液的阻尼液腔是分别位于阻尼柜4内空间上部和下部的上液腔10和下液腔11，所述滑块5位于上液腔10和下液腔11之间的阻尼柜4中部的空间且能够在阻尼柜4中部的空间作垂向滑移。当滑块5作垂向滑移时，滑块5就能够一端压缩下液腔11，另一端拉伸上液腔10，或一端压缩上液腔10，另一端拉伸下液腔11，以此迫使阻尼液在阻尼流道51内流动，实现吸能减振。

所述滑块5的上端面与下端面分别暴露于上液腔10内和下液腔11内，所述阻尼流道51是开设在滑块5上的连通上液腔10和下液腔11的流道孔。

所述阻尼柜4中部相对应的两侧侧壁上分别有对称开设的柜窗一41和柜窗二42，所述滑块5中部有水平设置的两侧贯通的腰形孔52，所述腰形孔52总是位于柜窗一41和柜窗二42的窗口范围内。这样设置就是要让下面所述的推进机构从柜窗一41和柜窗二42中连接滑块5并对滑块5施加作用力。

所述上液腔10和下液腔11以及上液腔10和下液腔11之间的空腔为阻尼柜4内的一个长方体形的柜内空腔43，所述滑块5与柜内空腔43的内壁相贴合，且当滑块5作垂向滑行时，其上端面总是处在高于柜窗一41和柜窗二42的高度处，滑块5的下端面总是处在低于柜窗一41和柜窗二42的高度处。这样设置就是保证上液腔10和下液腔11内的阻尼液不会外溢。

在滑块5露与柜窗一41或柜窗二42位置还设有与任意一个阻尼流道51相通的注液孔19和与另一阻尼流道51相通的排气孔20。所述注液孔19和排气孔20均具有用于封堵注液孔19和排气孔20的孔塞。

所述推进机构包括圆柱形的销轴8，销轴8位于腰形孔52内并能够在腰形孔52内作水平滑移；销轴8的两端分别从阻尼柜4的柜窗一41和柜窗二42伸出。

所述推进机构还包括下斜撑臂一12和下斜撑臂二13；所述下斜撑臂一12和下斜撑臂二13的上端均具有轴孔9，分别套装在销轴8的两端，销轴8能够自由转动，所述下斜撑臂一12和下斜撑臂二13的下端均以活动连接方式安装在底板3上；当下斜撑臂一12和下斜撑臂二13与底板3之间的角度发生改变时，能够推动销轴8在腰形孔52内滑移，同时推动滑块5作垂向滑移。

上述结构的作用原理是：下斜撑臂一12和下斜撑臂二13的下端以及阻尼柜4的下端都是连接在橡胶堆2底部的底板3上，下斜撑臂一12和下斜撑臂二13的倾斜角度发生变化时，下斜撑臂一12和下斜撑臂二13的上端端部的垂直高度也会发生变化。由于下斜撑臂一12和下斜撑臂二13的上端端部分别与销轴8连接，因而，在下斜撑臂一12和下斜撑臂二13的上端端部的垂直高度发生变化时，整个销轴8的垂直高度也相应发生变化，销轴8的垂直高度发生变化，也就推动滑块5在阻尼柜4内作垂向滑移。

所述推进机构还包括上斜撑臂一14和上斜撑臂二15；所述上斜撑臂一14和上斜撑臂二15的下端均具有轴孔9，分别套装在销轴8的两端，销轴8能够自由转动，所述上斜撑臂一14和上斜撑臂二15的上端均以活动连接方式安装在顶板1上，所述上斜撑臂一14与下斜撑臂一12之间以及上斜撑臂二15与下斜撑臂二13之间形成夹角18，且夹角18角度总是小于180^。。

上述结构的原理是，列车运行过程中，当机车车体作用在橡胶堆的顶板1上的垂向力（包括大小和方向）发生变化时，由于上斜撑臂一14与下斜撑臂一12之间以及上斜撑臂二15与下斜撑臂二13之间形成铰接结构，且上斜撑臂一14与下斜撑臂一12之间以及上斜撑臂二15与下斜撑臂二13之间的夹角18角度总是小于180^。，这种垂向力的变化会迫使上斜撑臂一14与下斜撑臂一12之间以及上斜撑臂二15与下斜撑臂二13之间的夹角18发生变化，从而推动销轴8在滑块的腰形孔52内滑移。

所述上斜撑臂一14和上斜撑臂二15的上端在顶板1上的安装位以及下斜撑臂一12和下斜撑臂二13的下端在底板3上的安装位均位于滑块5的腰形孔52的中垂面17的一侧。这样设置，实际就是保证阻尼柜4设置在橡胶堆内正中位置时，还要保证上斜撑臂一14与下斜撑臂一12之间以及上斜撑臂二15与下斜撑臂二13之间的夹角18角度总是小于180^。。

所述上斜撑臂一14和上斜撑臂二15的上端与顶板1之间以及下斜撑臂一12和下斜撑臂二13的下端与底板3之间是通过球关节16连接；所述上斜撑臂一14和上斜撑臂二15的下端的轴孔9内壁以及下斜撑臂一12和下斜撑臂二13的上端的轴孔9内壁均为凹球面81，销轴8两端套装在上述各轴孔9内的部分的外形面均为球面81。这样设置，就是涉及上斜撑臂一14、上斜撑臂二15、下斜撑臂一12和下斜撑臂二13的上端和下端的相关连接都有向多向转动的自由度，以应对橡胶堆2在作垂向伸缩的同时向各个方向的倾斜。

实施例二

如图5—7所示，其与实施例一的不同之处在于，所述滑块5的上端和下端分别设置有柔性的上液腔囊6和下液腔囊7，所述上液腔囊6朝下的一端和下液腔囊7朝上的一端分别具有开口一61和开口二71；上液腔囊6朝下一端的开口一61的边缘与滑块5的上端面粘接，使上液腔囊6与滑块5的上端面形成上液腔10；下液腔囊7朝上一端的开口二71的边缘与滑块5的下端面粘接，使上液腔囊6与滑块5的下端面形成下液腔11。粘接一般是采用牢固可靠的硫化粘接。通过硫化粘接形成的上液腔10与下液腔11之间通过阻尼流道51就形成了一个对外严格密封的整体。上液腔囊6和下液腔囊7由柔性材料制作，除了具有足够的强度和足够长的使用寿命外，就是必须具有能拉伸和收缩的弹性。

所述上液腔囊6朝上的一端在阻尼柜4内空间的上顶部与阻尼柜4的柜体粘接，所述下液腔囊7朝下的一端在阻尼柜4内空间的下底部与阻尼柜4的柜体粘接；这样，在滑块5作垂向滑移时能够拉伸上液腔囊6和下液腔囊7。

上述实施例只用于更清楚的描述本发明，而不能视为限制本发明涵盖的保护范围，任何等价形式的修改都应视为落入本发明涵盖的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种橡胶堆内置垂向液压减振装置，其特征在于：包括设置在橡胶堆（2）内的液压阻尼机构和推进机构；在橡胶堆（2）中心开设有上下相通的装置腔（21），所述液压阻尼机构和推进机构设置在装置腔（21）内；所述液压阻尼机构包括两个装有阻尼液的阻尼液腔，两个阻尼液腔之间具有阻尼流道（51）；所述推进机构安装在橡胶堆（2）顶端的顶板（1）和底端的底板（3）之间，并随顶板（1）和底板（3）之间的间距变化而分别对两个阻尼液腔施加相反的力，使两个阻尼液腔的容积产生大小相反的变化，迫使一个阻尼液腔内的阻尼液经阻尼流道（51）流向另一个阻尼液腔，实现吸能减振。

2.根据权利要求1所述的橡胶堆内置垂向液压减振装置，其特征在于：所述液压阻尼机构还包括阻尼柜（4）和滑块（5），所述阻尼柜（4）下端固定在底板（3）上, 阻尼柜（4）与橡胶堆的装置腔（21）的内壁之间有间隙；所述两个装有阻尼液的阻尼液腔是分别位于阻尼柜（4）内空间上部和下部的上液腔（10）和下液腔（11），所述滑块（5）位于上液腔（10）和下液腔（11）之间的阻尼柜（4）中部的空间且能够在阻尼柜（4）中部的空间作垂向滑移。

3.根据权利要求2所述的橡胶堆内置垂向液压减振装置，其特征在于：所述滑块（5）的上端面与下端面分别暴露于上液腔（10）内和下液腔（11）内，所述阻尼流道（51）是开设在滑块（5）上的连通上液腔（10）和下液腔（11）的流道孔。

4.根据权利要求3所述的橡胶堆内置垂向液压减振装置，其特征在于：所述滑块（5）的上端和下端分别设置有柔性的上液腔囊（6）和下液腔囊（7），所述上液腔囊（6）朝下的一端和下液腔囊（7）朝上的一端分别具有开口一（61）和开口二（71）；上液腔囊（6）朝下一端的开口一（61）的边缘与滑块（5）的上端面粘接，使上液腔囊（6）与滑块（5）的上端面形成上液腔（10）；下液腔囊（7）朝上一端的开口二（71）的边缘与滑块（5）的下端面粘接，使上液腔囊（6）与滑块（5）的下端面形成下液腔（11）；

所述上液腔囊（6）朝上的一端在阻尼柜（4）内空间的上顶部与阻尼柜（4）的柜体粘接，所述下液腔囊（7）朝下的一端在阻尼柜（4）内空间的下底部与阻尼柜（4）的柜体粘接。

5.根据权利要求2所述的橡胶堆内置垂向液压减振装置，其特征在于：所述阻尼柜（4）中部对应的两侧侧壁上分别有对称开设的柜窗一（41）和柜窗二（42），所述滑块（5）中部有水平设置的两侧贯通的腰形孔（52），所述腰形孔（52）总是位于柜窗一（41）和柜窗二（42）的窗口范围内。

6.根据权利要求5所述的橡胶堆内置垂向液压减振装置，其特征在于：所述推进机构包括圆柱形的销轴（8），销轴（8）位于腰形孔（52）内并能够在腰形孔（52）内作水平滑移；销轴（8）的两端分别从阻尼柜（4）的柜窗一（41）和柜窗二（42）伸出。

7.根据权利要求5所述的橡胶堆内置垂向液压减振装置，其特征在于：所述推进机构还包括下斜撑臂一（12）和下斜撑臂二（13）；所述下斜撑臂一（12）和下斜撑臂二（13）的上端均具有轴孔（9），分别套装在销轴（8）的两端，销轴（8）能够自由转动，所述下斜撑臂一（12）和下斜撑臂二（13）的下端均以活动连接方式安装在底板（3）上；当下斜撑臂一（12）和下斜撑臂二（13）与底板（3）之间的角度发生改变时，能够推动销轴（8）在腰形孔（52）内滑移，同时推动滑块（5）作垂向滑移。

8.根据权利要求7所述的橡胶堆内置垂向液压减振装置，其特征在于：所述推进机构还包括上斜撑臂一（14）和上斜撑臂二（15）；所述上斜撑臂一（14）和上斜撑臂二（15）的下端均具有轴孔（9），分别套装在销轴（8）的两端，销轴（8）能够自由转动，所述上斜撑臂一（14）和上斜撑臂二（15）的上端均以活动连接方式安装在顶板（1）上，所述上斜撑臂一（14）与下斜撑臂一（12）之间以及上斜撑臂二（15）与下斜撑臂二（13）之间形成夹角（18），且夹角（18）角度总是小于180^°。

9.根据权利要求7所述的橡胶堆内置垂向液压减振装置，其特征在于：所述上斜撑臂一（14）和上斜撑臂二（15）的上端在顶板（1）上的安装位以及下斜撑臂一（12）和下斜撑臂二（13）的下端在底板（3）上的安装位均位于滑块（5）的腰形孔（52）的中垂面（17）的一侧。

10.根据权利要求7所述的橡胶堆内置垂向液压减振装置，其特征在于：所述上斜撑臂一（14）和上斜撑臂二（15）的上端与顶板（1）之间以及下斜撑臂一（12）和下斜撑臂二（13）的下端与底板（3）之间是通过球关节（16）连接；所述上斜撑臂一（14）和上斜撑臂二（15）的下端的轴孔（9）内壁以及下斜撑臂一（12）和下斜撑臂二（13）的上端的轴孔（9）内壁均为凹球面（81），销轴（8）两端位于上述各轴孔（9）内的部分均为球面（81）。

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