CN213235885U - 一种磁浮车辆用层状弹簧 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种磁浮车辆用层状弹簧，包括由顶板、橡胶、隔板、底板所构成的层状弹簧，所述层状弹簧上设有多个贯穿顶板、橡胶、隔板的调节孔，所述调节孔的开设方向与车辆运行方向平行。本实用新型所提出的磁浮车辆用层状在现有产品基础上进行开孔操作，方便地实现了产品的优化与性能的改进，能够在限定的高度和圆周空间范围内降低层状弹簧的垂向刚度值，同时可以实现层状弹簧横向和纵向方向刚度的差异性控制，适应磁浮列车需避免横向位移较大的状态要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及磁浮交通技术领域，具体涉及一种磁浮车辆用层状弹簧。
背景技术
近年来磁悬浮车辆的大力发展，不同速度等级的磁悬浮车辆先后投入市场进行载客运营。中国磁悬浮市场处于高速发展阶段，各主机厂对磁浮新车型各系悬挂部件的开发进度、开发成本、产品质量以及安全风险提出了更高的要求。
磁悬浮车辆悬浮架中的空间相较其他轨道交通车辆要小很多，且对空气弹簧横向位移的要求较小，所以多选用较小的腰带式气囊加层状辅助弹簧结构产品。由于高度空间和圆周空间有限，磁浮车辆的运营方式要求在悬挂系统垂向方向有较小的垂向刚度，纵向方向允许有较大的位移，而对横向位移能力要求较小。磁浮车辆无气运营时刚度主要靠辅助弹簧来承担，由于空间的限制，目前层状弹簧是磁浮车辆用辅助弹簧中使用较广泛的一种，而当前轨道交通车辆普遍使用的层状弹簧结构为普通结构形式。在高度空间限制的情况下，层状弹簧的垂向刚度难以降低。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本实用新型提出一种能够在限定的高度和圆周空间范围内保持尽可能低的垂向刚度的磁浮车辆用层状弹簧。
本实用新型采用以下技术方案：
一种磁浮车辆用层状弹簧，包括由顶板、橡胶、隔板、底板所构成的层状弹簧，所述层状弹簧上设有若干个调节孔，所述调节孔的开设方向与车辆运行方向平行。
进一步地，所述调节孔贯穿顶板、橡胶、隔板布置。
进一步地，所述调节孔的数量为偶数个，沿层状弹簧中心轴对称布置。
进一步地，所述若干个调节孔的孔深一致。
进一步地，所述隔板的厚度不小于4mm。
进一步地，两两隔板之间的橡胶层等厚度。
进一步地，所述橡胶层的径向厚度不小于层状弹簧圆周直径的45％。
本实用新型所提出的磁浮车辆用层状在现有产品基础上进行开孔操作，方便地实现了产品的优化与性能的改进，能够在限定的高度和圆周空间范围内降低层状弹簧的垂向刚度值，同时可以实现层状弹簧横向和纵向方向刚度的差异性控制，适应磁浮列车需避免横向位移较大的状态要求。
附图说明
图1为本实用新型磁浮车辆用层状弹簧结构示意图；
图2为本实用新型磁浮车辆用层状弹簧外观图。
具体实施方式
下面结合附图以及实施例对本发明作进一步说明。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、等指示的方位或位置关系为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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1、2所示，本实用新型提出一种磁浮车辆用层状弹簧，该层状弹簧包括顶板1、隔板2、橡胶3、底板4，橡胶3布置在顶板1与底板4之间，由隔板2分割为多层，层状弹簧内设有多个调节孔5，并沿层状弹簧中心轴对称布置。
层状弹簧的性能主要靠橡胶3的结构来实现。对于磁浮车辆来说，允许层状弹簧的高度空间有限，隔板2为金属材料，因散热需要，隔板的厚度一般不小于4mm。在高度空间受限情况下，层状弹簧胶层厚度直接影响产品的垂向刚度，在高度方向设计胶层时，考虑到橡胶产品的疲劳特性，通常选择等胶层厚度的设计，因此在高度空间确定的情况下，层状弹簧胶层厚度和层数基本可以确定。
对于标准的环形断面层状弹簧结构，产品的垂向刚度经验公式如下所示：
μ＝12(1+1.65S2) (3)
其中k1为垂向刚度，Ac为橡胶的承载面积，Af为橡胶的自由面积，μ为垂向形状系数。n为橡胶层数，h为橡胶每层厚度，S为面积比，E为弹性模量。
一般情况下通过调整层状弹簧的内径和外径大小来调节层状弹簧的承载面积和橡胶所剩自由面积，调整其垂向形状系数，从而改变产品的垂向刚度。在空间高度和圆周空间受限的情况下，可通过扩大内孔的方式调整刚度，但考虑层状弹簧稳定性及疲劳特性要求，通常胶层径向厚度不应小于圆周直径的45％，刚度调整范围存在一定的局限性，无法继续降低刚度。
同时，对于普通中间开孔的层状弹簧由于结构的对称性，产品圆周方向的横向刚度及横向位移能力都相同，基于磁浮车辆运行的特征，需要车辆横向和纵向方向刚度和位移能力具有差异性。
对于标准的环形断面层状弹簧结构，产品的横向剪切刚度经验公式如下所示：
其中k2为横向剪切刚度，Ac为橡胶的承载面积，r1为产品运动方向的橡胶半径，μ为垂向形状系数。n为橡胶层数，h为橡胶每层厚度，S为面积比，G为剪切模量。
如图2所示层状弹簧在圆周方向设计了两个(或两个以上偶数个)调节孔5，在层状弹簧内孔无法继续增大的情况下，调节孔5的分布遵从对称均布方式，层状弹簧中开的调节孔5的圆孔直径和数量对于垂向刚度的影响较大，根据上述公式(1)和公式(4)可通过在胶层中开孔方式改变Ac和r1，从而可以实现产品垂向刚度的降低，通过仿真及试验计算分析得到垂向刚度可在未开孔的基础上刚度调整范围可降低30％～60％，而所开调节孔5之间的孔间距对于垂向刚度的影响较小。所开调节孔5的孔径越大，产品的垂向刚度越小，相同孔径的调节孔5数量越多，产品的垂向刚度越小。
同时，开孔可对产品横纵向刚度进行差异性设计，具体而言，调节孔5的开设方向与车辆运行方向相同，即层状弹簧与车辆运行方向相同的纵向方向布置调节孔，横向方向不开设调节孔5，这样可以保证层状弹簧所提供的影响车辆状态的纵向刚度小于横向刚度，适应磁浮列车需避免横向位移较大的状态要求。
调节孔5开孔高度根据刚度值的需要进行调整，最大深度可为贯穿顶板·、橡胶2和隔板1，允许进入底板4，考虑到空气弹簧充气时的工作状态要求调节孔5不可贯穿底板4。调节孔5深度越深，产品刚度值越小，考虑产品的使用疲劳特性，所有的调节孔孔深需要保持一致性。
显然，上述实例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种磁浮车辆用层状弹簧，包括由顶板、橡胶、隔板、底板所构成的层状弹簧，其特征在于，所述层状弹簧上设有多个调节孔，所述调节孔的开设方向与车辆运行方向平行；所述调节孔的数量为偶数个，沿层状弹簧中心轴对称布置。
2.根据权利要求1所述的层状弹簧，其特征在于，所述调节孔贯穿顶板、橡胶、隔板布置。
3.根据权利要求1所述的层状弹簧，其特征在于，多个所述调节孔的孔深一致。
4.根据权利要求1所述的层状弹簧，其特征在于，两两隔板之间的橡胶层等厚度。
5.根据权利要求1所述的层状弹簧，其特征在于，所述隔板的厚度不小于4mm。
6.根据权利要求1所述的层状弹簧，其特征在于，橡胶层的径向厚度不小于层状弹簧圆周直径的45％。
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| CN202021218333.9U CN213235885U (zh) | 2020-06-28 | 2020-06-28 | 一种磁浮车辆用层状弹簧 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113883198A (zh) * | 2021-09-26 | 2022-01-04 | 株洲时代瑞唯减振装备有限公司 | 一种凹孔弹性垫的刚度调节方法及其硫化方法 |
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