CN214838080U - 可实现频变刚度特性的抗蛇行减振器及关节 - Google Patents
可实现频变刚度特性的抗蛇行减振器及关节 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供一种可实现频变刚度特性的抗蛇行减振器、液压橡胶关节，减振器包括：油液抗蛇行减振器，油液抗蛇行减振器的两端为杆端，左、右液压橡胶关节分别安装在油液抗蛇行减振器两端的杆端内部，连接杆安装在每个液压橡胶关节的芯部，连接杆与转向架或车体端固定；液压橡胶关节为圆柱状，包括外部的金属外套、内部的金属内套，金属外套和金属内套之间为液压腔，液压腔内部嵌入主簧，主簧顶部和外流道之间的间隙为上流道，主簧底部和外流道之间的间隙为下流道，主簧左右两侧为液压腔；本实用新型可改善动车组在极端轮轨接触状态的横向动力学性能，降低对轮轨廓形维护要求，实现降低高速列车运维成本的目标。
Description
技术领域
本实用新型属于高速列车技术领域，尤其是一种可实现频变刚度特性的抗蛇行减振器、液压橡胶关节。
背景技术
高速列车长期服役过程中因轮轨磨耗及接触状态变化导致横向蛇行稳定性不足，引发低频晃车、振动加速度报警和高频抖车等现象，目前主要缓解措施是缩短车轮镟修周期、频繁打磨钢轨，甚至降速运行，影响列车正常安全运行并增加了运营维护成本。该现象的本质是固定参数悬挂元件兼顾高、低等效锥度不同轮轨接触状态下车辆横向稳定性不足。动车组在新轮状态下因轮轨接触等效锥度较小，易引起车体悬挂频率共振而引起车体晃动的一次蛇行运动，需要较小的抗蛇行减振器刚度提高低锥度轮轨接触状态的车辆横向稳定性；而车轮踏面磨耗状态因轮轨接触等效锥度较大，易引起转向架横向振动加剧的二次蛇行运动，需要较大的抗蛇行减振器刚度提高动车组在高锥度轮轨接触状态的车辆横向稳定性。基于此，提出一种可实现频变刚度特性抗蛇行减振器结构，应用具有该频变刚度特性的抗蛇行减振器实现列车在不同车轮踏面磨耗阶段和轮轨接触状态自适应稳定性，能使抗蛇行减振器较好地兼顾动车组在较宽等效锥度范围内的车辆横向稳定性，改善动车组在极端轮轨接触状态的横向动力学性能，降低对轮轨廓形维护要求，实现降低高速列车运维成本的目标。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对动车组固定参数被动悬挂兼顾高、低等效锥度极端轮轨接触状态车辆横向稳定性不足，而引起横向异常振动的问题，提出一种频变刚度抗蛇行减振器，有利于实现动车组在较宽等效锥度范围内的车辆横向稳定性，改善动车组在极端轮轨接触状态的横向动力学性能，降低对轮轨廓形维护要求，实现降低高速列车运维成本的目标。
为实现上述目的，本实用新型技术方案如下：
一种可实现频变刚度特性的抗蛇行减振器，包括：油液抗蛇行减振器7，油液抗蛇行减振器7的两端为杆端8，左液压橡胶关节61、右液压橡胶关节62分别安装在油液抗蛇行减振器7两端的杆端8内部，连接杆9安装在每个液压橡胶关节的芯部，连接杆9与转向架或车体端固定；液压橡胶关节为圆柱状，包括外部的金属外套1、内部的金属内套3，金属外套1和金属内套3之间为液压腔4，液压腔4内部嵌入主簧5，主簧5顶部和外流道之间的间隙为上流道2a，主簧5底部和外流道之间的间隙为下流道2b，主簧5左右两侧为液压腔4。
作为优选方式，液压橡胶关节采用橡胶材料，液压腔内是醇类水溶液。
作为优选方式，主簧5左右对称分布两个完全相同的液压腔4。
作为优选方式，主簧5为液压橡胶关节里的橡胶主簧。
作为优选方式，液体腔4与金属外套1内表面的不同形式的流道2相连接。
频率低于2Hz的低频下，主簧5本身的弹性支撑作用用于提供动态刚度，随着车辆振动引起减振器作用频率的增高，液压橡胶关节内两侧液压腔4内液体经流道2的流动速度增大而形成阻力，从而提供附加动态刚度，即液压橡胶关节整体表现出的刚度随车辆振动激励频率的提高而不断增大。
本实用新型还提供一种液压橡胶关节，安装在油液抗蛇行减振器7两端的杆端8内部，液压橡胶关节的芯部安装连接杆9，连接杆9与转向架或车体端固定；液压橡胶关节为圆柱状，包括外部的金属外套1、内部的金属内套3，金属外套1和金属内套3之间为液压腔，液压腔内部嵌入主簧5，主簧5顶部和外流道之间的间隙为上流道2a，主簧5底部和外流道之间的间隙为下流道2b，主簧5左右两侧为液压腔4。
本实用新型所述的液压橡胶关节应用在高速列车油液抗蛇行减振器7中，利用液压橡胶关节频变刚度特性，提高抗蛇行减振器频变刚度幅度，从而满足高速列车动车组在抗蛇行减振器不同作用频率下提高车辆横向稳定性的要求。
本实用新型的有益效果为：本实用新型的新型抗蛇行减振器，可改善动车组在极端轮轨接触状态的横向动力学性能，降低对轮轨廓形维护要求，实现降低高速列车运维成本的目标。
附图说明
图1是本实用新型的液压橡胶关节的结构示意图；
图2是本实用新型的可实现频变刚度特性的抗蛇行减振器的结构示意图；
图3是本实用新型的可实现频变刚度特性的抗蛇行减振器的一端的剖视图；
图4是本实用新型的可实现频变刚度特性的抗蛇行减振器在液压橡胶关节处的右视图；
图5是液压橡胶关节流固耦合有限元仿真模型；
图6是图5的仿真计算结果图。
图7是本实用新型的频变刚度和传统技术中的固定刚度对应的车辆稳定性图，其中(a)为本实用新型的频变刚度和传统技术中的固定刚度应用在一种典型高速列车的线性稳定性根轨迹曲线对比图；(b)为本实用新型的频变刚度和传统技术中的固定刚度应用在另一种典型高速列车线性稳定性根轨迹曲线对比图；(c)为图(a)中车辆蛇行模态局部放大图；(d)为图(b)中车辆蛇行模态局部放大图。其中SDF表示本实用新型的频变刚度，Const表示传统技术中的固定刚度。
1为金属外套，2为流道，2a为上流道，2b为下流道，3为金属内套，4为液压腔，5为主簧，6为液压橡胶关节，61为左液压橡胶关节，62为右液压橡胶关节，7为油液抗蛇行减振器，8为杆端，9为连接杆。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。
图5是液压橡胶关节流固耦合有限元仿真模型；图6是图5的仿真计算结果，可见该关节随着作用频率的增加，其径向刚度值增加，当频率达到5Hz后，刚度趋于稳定值。
图7是本实用新型的频变刚度和传统技术中的固定刚度对应的车辆稳定性图..其中(a)为本实用新型的频变刚度和传统技术中的固定刚度应用在一种典型高速列车的线性稳定性根轨迹曲线对比图；(b)为本实用新型的频变刚度和传统技术中的固定刚度应用在另一种典型高速列车线性稳定性根轨迹曲线对比图；(c)为图(a)中车辆蛇行模态局部放大图；(d)为图(b)中车辆蛇行模态局部放大图。其中SDF表示本实用新型的频变刚度，Const表示传统技术中的固定刚度。
图7中，不同轮轨接触等效锥度对应车辆根轨迹曲线如图所示，图中圆圈大小表示等效锥度变化范围为0.02-0.6；SDF表示本实用新型的频变刚度，Const表示传统技术中的固定刚度，图中蛇行模态对应位置越靠近图中左侧位置，表示模态阻尼越大，系统越稳定。从图可知采用本实用新型的频变刚度抗蛇行减振器，其轮轨接触对应低锥度和高锥度状态，车辆横向稳定性可明显优于采用固定刚度抗蛇行减振器。采用具有低频低刚度和高频高刚度的频变串联刚度特性的抗蛇行减振器可以明显改善极端轮轨接触锥度状态下车辆的横向稳定性)
实施例1
本实施例提供一种可实现频变刚度特性的抗蛇行减振器，包括：油液抗蛇行减振器7，油液抗蛇行减振器7的两端为杆端8，左液压橡胶关节61、右液压橡胶关节62分别安装在油液抗蛇行减振器7两端的杆端8内部，连接杆9安装在每个液压橡胶关节的芯部，连接杆9与转向架或车体端固定；液压橡胶关节为圆柱状，包括外部的金属外套1、内部的金属内套3，金属外套1和金属内套3之间为液压腔4，液压腔4内部嵌入主簧5，主簧5顶部和外流道之间的间隙为上流道2a，主簧5底部和外流道之间的间隙为下流道2b，主簧5左右两侧为液压腔4。
液压橡胶关节采用橡胶材料，液压腔内是醇类水溶液。
主簧5左右对称分布两个完全相同的液压腔4。
主簧5为液压橡胶关节里的橡胶主簧。
液体腔4与金属外套1内表面的不同形式的流道2相连接。
频率低于2Hz的低频下，主簧5本身的弹性支撑作用用于提供动态刚度，随着车辆振动引起减振器作用频率的增高，液压橡胶关节内两侧液压腔4内液体经流道2的流动速度增大而形成阻力，从而提供附加动态刚度，即液压橡胶关节整体表现出的刚度随车辆振动激励频率的提高而不断增大。
本实施例还提供液压橡胶关节在高速列车油液抗蛇行减振器7中的应用，利用液压橡胶关节频变刚度特性，提高抗蛇行减振器频变刚度幅度，从而满足高速列车动车组在抗蛇行减振器不同作用频率下提高车辆横向稳定性的要求。
实施例2
本实施例提供一种液压橡胶关节，安装在油液抗蛇行减振器7两端的杆端8内部，液压橡胶关节的芯部安装连接杆9，连接杆9与转向架或车体端固定；液压橡胶关节为圆柱状，包括外部的金属外套1、内部的金属内套3，金属外套1和金属内套3之间为液压腔，液压腔内部嵌入主簧5，主簧5顶部和外流道之间的间隙为上流道2a，主簧5底部和外流道之间的间隙为下流道2b，主簧5左右两侧为液压腔4。
液压橡胶关节采用橡胶材料，液压腔内是醇类水溶液。
主簧5左右对称分布两个完全相同的液压腔4。
主簧5为液压橡胶关节里的橡胶主簧。
液体腔4与金属外套1内表面的不同形式的流道2相连接。
频率低于2Hz的低频下，主簧5本身的弹性支撑作用用于提供动态刚度，随着车辆振动引起减振器作用频率的增高，液压橡胶关节内两侧液压腔4内液体经流道2的流动速度增大而形成阻力，从而提供附加动态刚度，即液压橡胶关节整体表现出的刚度随车辆振动激励频率的提高而不断增大。
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
Claims (6)
1.一种可实现频变刚度特性的抗蛇行减振器，其特征在于，包括：油液抗蛇行减振器(7)，油液抗蛇行减振器(7)的两端为杆端(8)，左液压橡胶关节(61)、右液压橡胶关节(62)分别安装在油液抗蛇行减振器(7)两端的杆端(8)内部，连接杆(9)安装在每个液压橡胶关节的芯部，连接杆(9)与转向架或车体端固定；液压橡胶关节为圆柱状，包括外部的金属外套(1)、内部的金属内套(3)，金属外套(1)和金属内套(3)之间为液压腔(4)，液压腔(4)内部嵌入主簧(5)，主簧(5)顶部和外流道之间的间隙为上流道(2a)，主簧(5)底部和外流道之间的间隙为下流道(2b)，主簧(5)左右两侧为液压腔(4)。
2.根据权利要求1所述的可实现频变刚度特性的抗蛇行减振器，其特征在于：液压橡胶关节采用橡胶材料，液压腔内是醇类水溶液。
3.根据权利要求1所述的可实现频变刚度特性的抗蛇行减振器，其特征在于：主簧(5)左右对称分布两个完全相同的液压腔(4)。
4.根据权利要求1所述的可实现频变刚度特性的抗蛇行减振器，其特征在于：主簧(5)为液压橡胶关节里的橡胶主簧。
5.根据权利要求1所述的可实现频变刚度特性的抗蛇行减振器，其特征在于：液压腔(4)与金属外套(1)内表面的不同形式的流道(2)相连接。
6.一种液压橡胶关节，其特征在于：安装在油液抗蛇行减振器(7)两端的杆端(8)内部，液压橡胶关节的芯部安装连接杆(9)，连接杆(9)与转向架或车体端固定；液压橡胶关节为圆柱状，包括外部的金属外套(1)、内部的金属内套(3)，金属外套(1)和金属内套(3)之间为液压腔，液压腔内部嵌入主簧(5)，主簧(5)顶部和外流道之间的间隙为上流道(2a)，主簧(5)底部和外流道之间的间隙为下流道(2b)，主簧(5)左右两侧为液压腔(4)。
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| CN202120831621.XU CN214838080U (zh) | 2021-04-22 | 2021-04-22 | 可实现频变刚度特性的抗蛇行减振器及关节 |
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| CN113048180A (zh) * | 2021-04-22 | 2021-06-29 | 西南交通大学 | 可实现频变刚度特性的抗蛇行减振器及关节和应用 |
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