CN204037562U - 一种铁路漏斗车底门开闭系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种铁路漏斗车底门开闭系统。包括设置于漏斗车底部的底门和底门开闭传动机构，还包括设置于地面的开门挡和关门挡；底门开闭传动机构是有运动死点的双四连杆机构，包括固定于车体下部的支座、传动轴、底门连杆和驱动杠杆，驱动杠杆采用双向驱动实现开闭底门的“U”形一体式杠杆结构。本实用新型针对现有底门开闭机构提出一种可实现双向开闭底门的控制系统，利用安装在车辆上的机构和固定在地面的开、关门挡的正、反两个方向的配合，无论车辆沿一、二位任一方向行驶进入卸货场都能自行开关底门，无需人工操作或借助任何辅助动力，不仅节省了列车编组和卸货时间，提供车辆运用效率，还降低了误操作的风险。

Description

一种铁路漏斗车底门开闭系统

技术领域

本实用新型涉及铁路货车设计与制造技术领域，尤其属于铁路货车自动门设计与制造技术领域，特别涉及一种铁路漏斗车底门开闭系统。 

背景技术

铁路运煤货车底门开闭机构由于受到车辆结构和车辆限界的限制，通常都只能安装在车体底部或侧部，利用气动、液压、电控等方式实现底门的开闭，在运用中发现存在如下问题：结构复杂、操作复杂、传动效率低、自重较大、卸货效率低且制造、运用维护成本高等缺点。因此，有必要设计一种新型的铁路运煤货车底门开闭机构提高运煤货车的运用效率和降低制造、运用维护成本。 

目前铁路运煤货车底门开闭装置主要采用“大刀式”开闭机构、顶锁式开闭机构、纵开门开闭机构、快卸式底门开闭机构。 

“大刀式”开闭机构的作用原理为：风动时，双向风缸带动装在其前面的齿条使齿轮转动，齿轮的转动又使传动轴上的双联杠杆转动，推动底门拉杆，从而实现底门的开闭。但该机构自锁性能较差，运行过程中可能造成底门自开。 

顶锁式开闭机构在“大刀式”开闭机构基础上增加了一个过死点才可以开启的连杆组成，使锁体锁在指定位置，形成了二级锁闭状态。以上两种机构都存在结构复杂、传动效率低、自重较大、效率低等不足，且采用 上面两种机构时，车体下部空间得不到有效利用，限制车辆主要性能参数每延米重的提高。 

纵开门开闭机构能实现风控风动，也可实现电控风动。其作用原理：风动时，双作用缸上的推杆夹头向右推出，带动操纵杠杆组成绕轴承座组成顺时针转动，通过连接杠杆带动曲拐绕传动轴组成逆时针转动，推动连接杠杆，因连接杠杆与底门上支点座铰接在一起，使左边底门关闭；同时，传动轴组成的转动带动固定于传动轴上的曲拐也逆时针转动，拉动连接杠杆使曲拐逆时针转动，从而通过连接杠杆关闭右边的两扇底门。该机构的传动效率有所提高，使车体下部空间得到有效利用，对提高每延米重有利。若采用电控风动时，卸货效率将得到很大提高，但机构结构仍比较复杂。 

自卸式底门开闭机构由车辆上的底门开闭机构和地面设施组成。其作用原理：车辆向前方运行时，开门侧首先遇到地面设备，通过开门侧滚轮使开门杠杆沿顺时针方向转动，驱动传动轴转动，在机构过死点后，底门将依靠重力自动打开；开门状态下，车辆继续向前方运行关门侧遇到地面设备，通过关门侧滚轮使关门杠杆沿顺时针方向转动，驱动传动轴转动，在机构过死点后，由开门侧调整支座阻止机构继续转动，实现底门最终定位。该机构可实现固定单方向运行开关底门，运煤列车每一辆车都必须按一位、二位顺序整齐编组，但当运煤货车在编组站编组方向与地面设施安装反向相反时，不能实现卸货，因此，该机构对运煤货车进入卸货场的方向严格要求，不利于运煤货车运用效率的提高，同时对铁路运输系统的效 率有较大影响，另一方面，由于车辆只能单向卸货，重车也只能单向运行，因此容易造成车轮偏磨，增加车辆检修工作量。 

中国专利03236004.5公开了一种漏斗式铁路货车底门开闭机构，中国专利201220443892.9公开了一种铁路货车底门开关装置，中国专利申请201310238046.2公开了一种铁路漏斗式货车底门开闭机构。上述各文件均公开了不同的底门开闭机构，但均没有完全解决前述“大刀式”开闭机构、顶锁式开闭机构、纵开门开闭机构、自卸式底门开闭机构存在的问题。 

发明内容

本实用新型根据现有技术的不足公开了一种铁路漏斗车底门开闭系统。本实用新型要解决的问题是提供一种铁路漏斗车正、反双向运行均能实现自动开闭的铁路漏斗车双向自行卸货底门开闭控制系统。 

本实用新型通过以下技术方案实现： 

铁路漏斗车底门开闭系统，包括设置于漏斗车底部的底门和底门开闭传动机构，还包括设置于地面的开门挡和关门挡； 

底门开闭传动机构是有运动死点的双四连杆机构，包括固定于车体下部的支座、传动轴、底门连杆和驱动杠杆，支座用于支撑传动轴，传动轴上固定两套双头曲柄连杆，每套双头曲柄连杆两端通过底门连杆与底门联动，两套驱动杠杆分别固定于传动轴两端用于与开门挡或关门挡接触转动传动轴实现底门开闭； 

其特征是：所述驱动杠杆为双向驱动实现开闭底门的“U”形一体式 杠杆，驱动杠杆的“U”形底部与传动轴连接固定，“U”形一边的曲柄杠杆为开门臂，另一边的曲柄杠杆为关门臂。 

所述两套驱动杠杆是镜像对称固定在传动轴两端的一位驱动杠杆和二位驱动杠杆，各驱动杠杆开门臂末端的移动轨迹和开门挡纵向中心线与轨道中心的距离大于各驱动杠杆关门臂末端的移动轨迹与关门挡纵向中心线与轨道中心的距离。 

所述各驱动杠杆开门臂末端有与开门挡滚动接触的开门滚轮，各驱动杠杆关门臂末端有与关门挡接触的关门滚轮；传动轴两端的驱动杠杆均与地面成大于0度角倾斜设置。 

上述传动轴两端驱动杠杆的关门臂结构相同，传动轴、关门臂和关门滚轮在同一平面上；二位驱动杠杆的开门臂与传动轴、开门滚轮在同一平面上；一位驱动杠杆的开门臂与传动轴在同一平面上，开门滚轮通过一弯头固定在开门臂上并位于传动轴和开门臂形成的平面下方。 

所述支座上设置有用于限制驱动杠杆越位的杠杆止挡。 

所述底门连杆长度可调。 

所述关门挡具有两级坡度，下面坡度小于上面坡度。 

所述开门挡具有两斜面，两斜面交汇形成的开门挡最高点。 

所述底门与漏斗车底设置有对底门施加预紧自锁力矩的底门弹簧。 

所述支座上设置有用于限制底门开启位置的底门止挡。 

本实用新型铁路漏斗车可实现双向行驶自动开闭底门控制，控制系统使车辆沿任意一方向行驶进入卸货场都能实现自动开闭底门，整套系统无 需人工操作或借助任何辅助动力，可避免误操作；系统结构紧凑，简单可靠；安装此底门开闭系统的铁路漏斗车可免除列车按固定方向排列编组，节省周转时间，空、重车都可沿一、二位任意方向行驶，避免车辆偏磨，空、重车都可沿一、二位任意方向行驶，避免车辆偏磨。 

底门传动机构是一套双四连杆机构，靠同一根传动轴转动实现联动而打开、关闭底门；机构自锁是依靠车体底架上的支座的杠杆止挡产生的反向力矩，抵消两侧底门和货物重力产生的和力矩，底门连杆中心延长线相对于传动轴中心具有偏心量，使底门和货物重力对传动轴形成自锁力矩；底门打开是依靠机构两侧的U形驱动杠杆的开门滚轮与地面设施开门挡接触带动传动轴推动底门，越过双四连杆机构死点，而自行打开；底门关闭是依靠机构两侧U形驱动杠杆的关门滚轮与地面设施关门挡接触带动传动轴反向转动，推动底门越过机构死点，而自行关闭，直到触碰杠杆止挡完成锁闭；为保证空车机构自锁的安全性，漏斗车上安装弹簧，对底门施加预紧自锁力矩，确保底门不因车辆运行中振动过大自行越过死点而打开。 

本实用新型无论车辆沿正向还是反向运行，底门开闭方向和传动轴转动方向始终保持不变；双头曲柄连杆和底门连杆可保证双四连杆机构同步过死点开门，且前后底门打开角度近似，不影响前后漏斗口的卸货流量。 

左右两个U形驱动杠杆，分别具备一个开门滚轮和一个关门滚轮，开、关滚轮运动轨迹在不同的两个平面，两平面在水平方向设计有间距，开门滚轮在外，关门滚轮在内；车辆正向运行分别用一位驱动杠杆开门滚轮和二位驱动杠杆关门滚轮控制机构开关门，车辆反向运行时采用二位驱 动杠杆开门滚轮和一位驱动杠杆关门滚轮控制机构开关门；正、反向两个方向运行时，机构运行都是流畅而连贯的，开门滚轮接触地面设施左侧开门挡才能开门，继续往前行驶，关门滚轮接触地面设施右侧关门挡后才能关门，一、二位驱动杠杆和地面设施配合开关底门逻辑上不发生矛盾，U形驱动杠杆的形状，开、关门滚轮运动轨迹错开，可保证与地面设施不发生不必要的接触而导致开关门顺序紊乱。 

两侧驱动杠杆均与地面成大于0度角倾斜设置，与竖直方向夹角ψ，并保证开门滚轮高于关门挡，在底门关闭后不误碰关门挡。倾斜设置一是在确保开关门力矩方向总是满足转动要求的前提下，有利于增大传动轴的转动角度；二是保证二位驱动杠杆开、关滚轮轴心在竖直方向留合适的高度差，二位驱动杠杆的开门滚轮高于关门挡，可保证二者不可接触；一、二位驱动杠杆关门滚轮轴心高度一致，可保证车辆正反向行驶都在同一个关门挡高度使机构过死点关门。 

两侧U形驱动杠杆关门臂形状完全相同；开门臂可设计成不同形状，即一位驱动杠杆的开门臂与传动轴在同一平面上，开门滚轮通过一弯头固定在开门臂上并位于传动轴和开门臂形成的平面下方，由于一位驱动杠杆的开门臂开门时处在开门滚轮的前方，避免开门臂与地面设施开门挡接触，机构和地面设施产生运动干涉。 

车体底架上的两支座左右镜像对称，两根底门连杆长度需经过计算校核，一是使机构双四连杆机构同时过死点，底门开度相近，二是使传动轴转动角度尽量小，底门开度尽量大；驱动杠杆开门转动角度不越过竖直位 置，并呈一定角度θ，杠杆止挡和底门止挡用于限定机构的开、关位置和传动轴的转动角度范围ψ-θ。杠杆止挡螺栓长度可调，两根底门连杆长度可调，用来调节连杆中心与传动轴中心的偏心距及其门缝。地面设施关门挡具有两级坡度，下面缓，上面陡，下部坡度需小于开门位驱动杠杆与竖直方向夹角θ，可使车辆正、反向行驶关门滚轮与关门挡产生的关门力矩方向相同，始终使传动轴沿同一方向转动。 

一、二位U形驱动杠杆安装位置和角度相对于车体中心面镜像对称；地面设施开门挡距与轨道中心距离l₁大于关门挡距轨道中心距离l₂，开、关门挡分别只与不同平面内的开、关滚轮接触，规避不必要的接触。 

地面设施开门挡最高点不得低于机构过死点时U形驱动杠杆开门滚轮的高度；关门挡最高点高度不得高于车轮磨耗后，车辆高度降低，机构完全自锁位置U形驱动杠杆关门滚轮的高度，且不得高于二位驱动杠杆开门滚轮高度；关门挡底部安装顶杆弹簧，弹簧刚度和压缩量能满足新车轮车辆高度下，将关门滚轮顶过死点。 

本实用新型有益性：本实用新型针对现有底门开闭机构结构复杂、占用空间大等问题，对单向过死点开闭机构进行改进，提出一种可实现双向开闭底门的控制系统，利用安装在车辆上的机构和固定在地面的开、关门挡的正、反两个方向的配合，无论车辆沿一、二位任一方向行驶进入卸货场都能自行开关底门，无需人工操作或借助任何辅助动力，不仅节省了列车编组和卸货时间，提供车辆运用效率，还降低了误操作的风险。 

附图说明

图1是本实用新型正向开闭底门示意图； 

图2是本实用新型掉头开闭底门示意图； 

图3是本实用新型双四连杆机构自锁和开闭原理示意图 

图4是本实用新型底门开闭系统的车辆正向行驶时一位驱动杠杆开门滚轮与开门挡配合开门示意图； 

图5是本实用新型底门开闭系统的车辆掉头行驶时二位驱动杠杆开门滚轮与开门挡配合开门示意图； 

图6是本实用新型底门开闭系统的车辆正向行驶时二位驱动杠杆关门滚轮与关门挡配合关门示意图； 

图7是本实用新型底门开闭系统的车辆掉头行驶时一位驱动杠杆关门滚轮与关门挡配合关门示意图； 

图8是本实用新型底门开闭系统的机构自锁位驱动杠杆的安装状态示意图。 

图中：1是一位U形驱动杠杆，2是支座，3是底门，4是底门连杆，5是传动轴，6是关门挡，7是二位U形驱动杠杆，8是开门挡，9是底门弹簧，10是地面，A是车辆运行方向，B是底门开启方向，F是滚轮受力力矩，R是传动轴转动方向，H是开门滚轮与地面的距离，h是开门滚轮与关门滚轮的高度差，D₁是左底门连杆中心与传动轴中心的偏心距，D₂是右底门连杆中心与传动轴中心的偏心距，l₁是开门挡纵向中心线与轨道中心距离，l₂是关门挡纵向中心线与轨道中心的距离，ψ是关门位驱动杠杆与竖直方向夹角，θ是开门位驱动杠杆与竖直方向夹角，ψ-θ为传动轴转动 角度，51是一位驱动杠杆关门滚轮，52是一位驱动杠杆开门滚轮，53是底门止挡，54是杠杆止挡，55是二位驱动杠杆关门滚轮，56是二位驱动杠杆开门滚轮，57是双头曲柄连杆，58是弹簧。 

具体实施方式

下面通过实施例对本实用新型进行具体的描述，本实施例只用于对本实用新型进行进一步的说明，但不能理解为对本实用新型保护范围的限制，本领域的技术人员根据上述本实用新型的内容作出的一些非本质的改进和调整也属于本实用新型保护的范围。 

结合图1至图8。 

铁路漏斗车底门开闭系统，包括设置于漏斗车底部的底门3和底门开闭传动机构，还包括设置于地面的开门挡8和关门挡6； 

底门开闭传动机构是有运动死点的双四连杆机构，包括固定于车体下部的支座2、传动轴5、底门连杆4和驱动杠杆，支座2用于支撑传动轴5，传动轴5上固定两套双头曲柄连杆57，每套双头曲柄连杆57两端通过底门连杆4与底门3联动，两套驱动杠杆分别固定于传动轴5两端用于与开门挡8或关门挡6接触转动传动轴5实现底门开闭； 

驱动杠杆为双向驱动实现开闭底门的“U”形一体式杠杆，驱动杠杆的“U”形底部与传动轴5连接固定，“U”形一边的曲柄杠杆为开门臂，另一边的曲柄杠杆为关门臂。 

两套驱动杠杆是镜像对称固定在传动轴5两端的一位驱动杠杆1和二位驱动杠杆7，各驱动杠杆开门臂末端的转动轨迹和开门挡8纵向中心线与 轨道中心的距离l₁大于各驱动杠杆关门臂末端的转动轨迹和关门挡6纵向中心线与轨道中心的距离l₂。 

各驱动杠杆开门臂末端有与开门挡8滚动接触的开门滚轮52、56，各驱动杠杆关门臂末端有与关门挡6接触的关门滚轮51、55；各驱动杠杆均与地面成大于0度角倾斜设置，与竖直方向夹角ψ。 

各驱动杠杆的关门臂结构相同，各驱动杠杆关门滚轮51、55同轴；二位驱动杠杆7的开门滚轮56轴心高于传动轴5轴心；一位驱动杠杆1的开门滚轮52轴心低于传动轴5轴心，开门滚轮52通过一向下的弯头固定在开门臂上。 

支座2上设置有用于限制驱动杠杆越位的杠杆止挡54。 

底门连杆4长度可调。 

关门挡6具有两级坡度，下面坡度小于上面坡度，且小于θ。 

关门挡6尾部有向下的斜面，关门滚轮通过关门挡6最高点后下坡，直到弹簧58完全释放，用于缓解弹簧58的反弹。 

漏斗车底设置有对底门3施加预紧自锁力矩的底门弹簧9。 

支座2上设置有用于限制底门开启位置的底门止挡53。 

如图1和图2所示，左右两个U形驱动杠杆，分别均具备一个开门滚轮52、56和一个关门滚轮51、55，开门滚轮52、56与关门滚轮51、55运动轨迹不在同一竖直平面，开门滚轮52、56距车辆中心远于关门滚轮51、55； 

如图1、图2、图4和图6所示，驱动杠杆采用U形结构，并且U形臂 形成的开门臂与关门臂长度不同，一位驱动杠杆1开门臂设计成钩状并向下弯，开门滚轮52、56对传动轴5产生的力矩始终使传动轴5沿同一方向转动开启底门3，关门滚轮51、55对传动轴5产生的力矩始终使传动轴5沿同一方向转动关闭底门3，无需任何转向或联轴装置； 

各驱动杠杆固定在传动轴5两端，且相对于车辆中心镜像对称安装，驱动杠杆转动通过传动轴5带动双头曲柄57及其双四连杆机构转动； 

开门挡6距轨道中心远于关门挡8，可使机构转动时开门挡8不会与关门滚51、55轮接触，关门挡6不与开门滚轮52、56接触； 

两U形驱动杠杆在传动轴5上的与地面均成大于0度角倾斜安装，可使两驱动杠杆的关门滚轮55与地面的距离低于开门滚轮52，保证关门滚轮55与开门滚轮52在竖直方向留有高度差； 

开门挡8、关门挡6的高度都分别不得低于四连杆机构过死点时开门滚轮52、关门滚轮55的最底高度；关门挡6高度不得高于二驱动杠杆的开门滚轮56； 

左右对称的支座2，可调节长度的杠杆止挡54和不同长度的两根底门连杆4用来调节连杆中心与传动轴5中心的偏心距、门缝；支座2上安装有两个底门止挡53，用于限制底门3打开角度及驱动杠杆转动角度； 

关门挡6为两级坡度，坡度值能保证关门滚轮51、55与关门挡6产生的力矩为规定方向；关门挡6底部弹簧58压缩量能适应车轮磨耗后车辆的最低高度，弹簧58刚度可在新车轮车辆高度下产生足够的关门力矩。 

运作过程描述： 

如图1和图4，车辆按箭头A正向运行卸货，一位驱动杠杆1开门滚轮52先与开门挡8接触，产生如图4所示力矩F，驱动传动轴5转动，双四连杆机构过死点，底门3靠自身重力自然打开，底门3受底门止挡53阻挡，转动到图6所示位置，车辆继续向前行驶，车辆另一侧的二位双联杠杆7关门滚轮55与关门挡6接触，产生如图6所示力矩F，驱动传动轴5和双四连杆机构转动，关门滚轮55爬坡，直到顶过机构死点，底门3靠重力反向转动机构直到被杠杆止挡54阻挡，完成关门。 

如图2和5，车辆掉头运行卸货，二位双联杠杆7开门滚轮56先与开门挡8接触，产生如图5所示力矩F，驱动传动轴5转动，双四连杆机构过死点，底门3靠自身重力自然打开，底门3受底门止挡53阻挡，转动到图7所示位置，车辆继续向前行驶，车辆另一侧的一位双联杠杆1关门滚轮51与关门挡6接触，产生图7所示力矩F，驱动传动轴5和双四连杆机构转动，关门滚轮51爬坡，直到顶过机构死点，底门3靠重力反向转动机构直到被杠杆止挡54阻挡，完成关门。 

两个方向行驶的开门力矩F方向相同，关门力矩F方向也相同。由于开门滚轮52、56距车辆中心更远，相应的开门挡8也距关门挡6更远，车辆运行和驱动杠杆转动时关门滚轮51、55可以避开开门挡8，避免不必要的接触。 

如图8所示，二位驱动杠杆7开门滚轮56轴心高于关门挡最高点，所以反向关门时，开门滚轮52不会与最高点最高点接触。 

以上所述是过死点底门开闭装置实现双向开闭底门的最优方式，对于 本设计领域的设计人员可能利用本实用新型原理做名称修改、安装位置调换、材料改进、结构形状优化等形式的润饰，在此基础上的任何润饰和优化均在本实用新型保护范围内。 

Claims (9)

1.一种铁路漏斗车底门开闭系统，包括设置于漏斗车底部的底门和底门开闭传动机构，还包括设置于地面的开门挡和关门挡； 

底门开闭传动机构是有运动死点的双四连杆机构，包括固定于车体下部的支座、传动轴、底门连杆和驱动杠杆，支座用于支撑传动轴，传动轴上固定两套双头曲柄连杆，每套双头曲柄连杆两端通过底门连杆与底门联动，两套驱动杠杆分别固定于传动轴两端用于与开门挡或关门挡接触转动传动轴实现底门开闭； 

其特征是：所述驱动杠杆为双向驱动实现开闭底门的“U”形一体式杠杆，驱动杠杆的“U”形底部与传动轴连接固定，“U”形一边的曲柄杠杆为开门臂，另一边的曲柄杠杆为关门臂。 

2.根据权利要求1所述的铁路漏斗车底门开闭系统，其特征是：所述两套驱动杠杆是镜像对称固定在传动轴两端的一位驱动杠杆和二位驱动杠杆，各驱动杠杆开门臂末端的移动轨迹和开门挡纵向中心线与轨道中心的距离大于各驱动杠杆关门臂末端的移动轨迹和关门挡纵向中心线与轨道中心的距离。 

3.根据权利要求2所述的铁路漏斗车底门开闭系统，其特征是：所述各驱动杠杆开门臂末端有与开门挡滚动接触的开门滚轮，各驱动杠杆关门臂末端有与关门挡接触的关门滚轮；各驱动杠杆均与地面成大于0度角倾斜设置。 

4.根据权利要求3所述的铁路漏斗车底门开闭系统，其特征是：各驱动杠杆的关门臂结构相同，关门滚轮中心同轴；二位驱动杠杆的开门臂上的开 门滚轮中心高于传动轴中心；一位驱动杠杆的开门滚轮通过一向下的弯头固定在开门臂上，并位于传动轴中心下方。 

5.根据权利要求4所述的铁路漏斗车底门开闭系统，其特征是：所述支座上设置有用于限制驱动杠杆越位的杠杆止挡。 

6.根据权利要求4所述的铁路漏斗车底门开闭系统，其特征是：所述底门连杆长度可调。 

7.根据权利要求4所述的铁路漏斗车底门开闭系统，其特征是：所述关门挡具有两级坡度，下面坡度小于上面坡度，两级坡度小于开门位关门臂与竖直方向夹角。 

8.根据权利要求4所述的铁路漏斗车底门开闭系统，其特征是：所述漏斗车底设置有对底门施加预紧自锁力矩的底门弹簧。 

9.根据权利要求4所述的铁路漏斗车底门开闭系统，其特征是：所述支座上设置有用于限制底门开启位置的底门止挡。