CN102407861A

CN102407861A - 机械式半主动铁道车辆转向架径向导向装置

Info

Publication number: CN102407861A
Application number: CN2011103117102A
Authority: CN
Inventors: 沈钢; 楚永平; 王辉
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2011-10-14
Filing date: 2011-10-14
Publication date: 2012-04-11

Abstract

本发明公开了一种机械式半主动铁道车辆转向架径向导向装置，包括车轮、速度传感装置和充液式橡胶衬套，速度传感装置安装于车轮的车轴端面，通过执行通道与充液式橡胶衬套相联，速度传感装置将其转速作为信号源和动力源，控制充液式橡胶衬套的刚度。本发明的优点是采用全机械结构实现了轴箱纵向定位刚度的调节，充液式橡胶衬套的刚度能够根据车轮对转速进行大小两个级别的自动调节。考虑到铁道车辆通过曲线时一般都需要降速运行的特点，采用了高速高定位刚度低速低定位刚度的方式，在确保高速稳定性前提下，实现了曲线通过时的低纵向刚度定位，完成了径向自导向通过的方案。

Description

机械式半主动铁道车辆转向架径向导向装置

技术领域

本发明涉及铁路车辆，特别涉及一种机械式半主动铁道车辆转向架径向导向装置，应用于铁道车辆的轴箱定位装置，尤其是地铁轻轨车辆。

背景技术

铁道车辆的稳定性和曲线通过性能在一系纵向定位参数设计上一直存在矛盾。虽然提出并验证了主动导向控制技术的可能性，但由于关键反馈信号获取困难，***的可靠性需要进一步认证。多种径向转向架方案也被提出，但没有简单可行的方案。使得目前的地铁列车转向架仍然沿用传统的方式，在曲线导向性能上均较差。因此需要一种结构简单，容易实现，又能基本解决上述矛盾的技术方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是要提供一种基于运行速度的纵向刚度可调的机械式半主动铁道车辆转向架径向导向装置。铁道车辆的稳定性和曲线通过性能在一系列纵向定位参数中，速度成为唯一的反馈控制信号，当速度大于某一设定速度时，纵向定位刚度变成最大，以符合稳定性的要求；当速度低于该值时，刚度变得很小，有利于低速通过曲线时性能改善。该方案避免了主动控制的反馈信号获取问题，使通过机械***实现被动径向调节成为可能。可变刚度装置由充液橡胶衬套实现。

本发明的技术方案是：一种机械式半主动铁道车辆转向架径向导向装置，包括车轮、速度传感装置和充液式橡胶衬套，速度传感装置安装于车轮的车轴端面，通过执行通道与充液式橡胶衬套相联，速度传感装置将其转速作为信号源和动力源，控制充液式橡胶衬套的刚度。

所述的速度传感装置为离心式控制机构，由连接盘、摆臂、拉杆和预紧弹簧构成，连接盘安装在一旋转离心部件上，并由其带动摆臂转动，当车轮转动带动连接盘转动，离心部件达到设定转速时，摆臂在离心力作用下产生摆转角度，改变预紧弹簧的压缩量，使拉杆产生一定的位移。

所述充液式橡胶衬套，由套筒芯轴、前油腔、橡胶体、回复弹簧、芯轴、液压阀、后油腔组成，其中橡胶体内开设有前、后两个油腔，前、后油腔通过液压阀相连，速度传感装置的离心控制机构中的拉杆通过控制液压阀的动作来控制前、后两油腔的通断，从而控制充液式橡胶衬套的刚度。液压阀为常开型，即车轮转速未达到设定转速时，前、后两油腔可自由流动，充液式橡胶衬套刚度较小，有利于低速通过曲线时性能改善；当车轮转速达到设定转速时，速度传感装置的控制机构动作，触发液压阀动作，使得前、后两油腔相阻断，前、后两油腔内油液无法流动，由于油液不可压缩，充液式橡胶衬套刚度变大，有利于稳定性。

本发明的速度传感装置采用离心式机构，该机构安装在车轮的车轴端面，其中的惯性旋体随着车轴的转动将产生离心力使轴向移动，利用速度传感装置中离心控制机构的惯性体轴向移动通过一钢丝控制可变刚度装置。可变刚度装置采用空心充液式橡胶套形式，前后油腔间设有连通道，该连通道内设有一液压阀，液压阀有通断两个状态，实现刚度可变。

本发明的优越功效在于：采用全机械结构实现了轴箱纵向定位刚度的调节，充液式橡胶衬套的刚度能够根据车轮对转速进行大小两个级别的自动调节。考虑到铁道车辆通过曲线时一般都需要降速运行的特点，采用了高速高定位刚度低速低定位刚度的方式，在确保高速稳定性前提下，实现了曲线通过时的低纵向刚度定位，完成了径向自导向通过的方案。

附图说明

图1为本发明的总体方案图；

图2为本发明的结构原理框图；

图3为本发明的速度传感装置及控制机构的结构示意图；

图4为本发明的充液式橡胶衬套的结构示意图；

图中标号说明

1—速度传感装置；

11—连接盘； 12—摆臂；

13—拉杆； 14—预紧弹簧；

2—执行通道；

3—充液式橡胶衬套；

31—套筒芯轴； 32—前油腔；

33—橡胶体； 34—回复弹簧；

35—芯轴； 36—液压阀；

37—后油腔；

4—车轮。

具体实施方式

请参阅附图所示，对本发明作进一步的描述。

如图1和图2所示，本发明一种机械式半主动铁道车辆转向架径向导向装置，包括车轮4、速度传感装置1和充液式橡胶衬套3，速度传感装置1安装于车轮4的车轴端面，通过执行通道2与充液式橡胶衬套3相联，速度传感装置1将其转速作为信号源和动力源，控制充液式橡胶衬套3的刚度。

如图3所示，所述的速度传感装置1为离心式控制机构，由连接盘11、摆臂12、拉杆13和预紧弹簧14构成，连接盘11安装在一旋转离心部件上，并由其带动摆臂12转动，当车轮4转动带动连接盘11转动，离心部件达到设定转速时，摆臂12在离心力作用下产生摆转角度，改变预紧弹簧14的压缩量，使拉杆13产生一定的位移。

如图4所示，所述充液式橡胶衬套3，由套筒芯轴31、前油腔32、橡胶体33、回复弹簧34、芯轴35、液压阀36、后油腔37组成，其中橡胶体33内开设有前油腔32和后油腔37，前油腔32和后油腔37通过液压阀36相连，速度传感装置1的离心控制机构中的拉杆13通过控制液压阀36的动作来控制前油腔32和后油腔37的通断，从而控制充液式橡胶衬套3的刚度。液压阀36为常开型，即车轮4转速未达到设定转速时，前油腔32和后油腔37可自由流动，充液式橡胶衬套3刚度较小，有利于低速通过曲线时性能改善；当车轮4转速达到设定转速时，速度传感装置1的控制机构动作，触发液压阀36动作，使得前油腔32和后油腔37相阻断，前油腔32和后油腔37内油液无法流动，由于油液不可压缩，充液式橡胶衬套3刚度变大，有利于稳定性。

本发明的安装盘11安装在一旋转离心部件上，并由其带动转动，当达到一定转速时，摆臂12在离心力作用下产生摆转角度，进而推动拉杆13产生一定的位移。预紧弹簧14为拉杆提供回复力，同时通过改变弹簧14的预压缩量可以调节机构作动所需的转速。充液式橡胶衬套3的橡胶体33内开设有前油腔32和后油腔37，两油腔通过液压阀36相连，控制机构中的拉杆13通过控制液压阀36的动作来控制两油腔的通断。液压阀36为常开型，即车轴转速未达到设定速度时，橡胶体33内两油腔相连通，油腔内的油液可自由流动，充液式橡胶衬套3刚度较小，有利于低速通过曲线时性能的改善；当车轮对转速达到设定时，速度传感装置的控制机构作动，使得前、后两油腔相阻断，油腔内油液无法流动，由于油液不可压缩，充液式橡胶衬套3刚度变大，以符合稳定性的要求。

Claims

1.一种机械式半主动铁道车辆转向架径向导向装置，包括车轮、速度传感装置和充液式橡胶衬套，其特征在于：速度传感装置安装于车轮的车轴端面，通过执行通道与充液式橡胶衬套相联，速度传感装置将其转速作为信号源和动力源，控制充液式橡胶衬套的刚度。

2.根据权利要求1所述的机械式半主动铁道车辆转向架径向导向装置，其特征在于：所述的速度传感装置为离心式控制机构，由连接盘、摆臂、拉杆和预紧弹簧构成，连接盘安装在一旋转离心部件上，并由其带动摆臂转动，当车轮转动带动连接盘转动，离心部件达到设定转速时，摆臂在离心力作用下产生摆转角度，改变预紧弹簧的压缩量，使拉杆产生一定的位移。

3.根据权利要求1所述的机械式半主动铁道车辆转向架径向导向装置，其特征在于：所述充液式橡胶衬套，由套筒芯轴、前油腔、橡胶体、回复弹簧、芯轴、液压阀、后油腔组成，其中橡胶体内开设有前、后两个油腔，前、后油腔通过液压阀相连；速度传感装置的离心控制机构中的拉杆通过控制液压阀的动作来控制前、后两油腔的通断，从而控制充液式橡胶衬套的刚度。