CN102926324B - 多功能刚度可调速度锁定传力装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铁路桥梁的连接装置，特别是涉及一种将铁路桥梁的相邻桥跨连接起来的多功能刚度可调速度锁定传力装置。该多功能刚度可调速度锁定传力装置包括活塞缸，固定安装于缸筒底端的缓冲装置；所述活塞缸包括缸筒、第一缸盖、活塞、活塞杆、液压油；所述活塞将缸筒内空间隔分为第一腔室与第二腔室；所述活塞与缸筒之间存在间隙，所述液压油可通过所述间隙在第一腔室与第二腔室之间流动。在列车制动或起动牵引的水平作用力作用时，该多功能刚度可调速度锁定传力装置可将水平作用力分配到相邻的至少三个桥墩上。这样，加设该多功能刚度可调速度锁定传力装置后，每三个桥墩加固其中一个即可解决由于列车运输量的增大而导致的安全问题。

Description

多功能刚度可调速度锁定传力装置

技术领域

本发明涉及一种铁路桥梁的连接装置，特别是涉及一种将铁路桥梁的相邻桥跨连接起来的多功能刚度可调速度锁定传力装置。

背景技术

在修建一条铁路或轻轨时，常常会碰到江河、山谷、公路或者与另外一条铁路交叉，为了让铁路跨越这些地形上的障碍，往往需要修建各种各样的铁路桥梁。一般桥梁的主要组成包括桥跨、桥墩。桥跨为跨越结构，桥墩为支承结构。

相对于公路桥梁，铁路桥梁具有荷载大，冲击力大，行车密度大等特点。列车在铁路桥梁上启动或制动、减速时，水平启动力或制动力直接作用于桥跨上，再由桥跨将水平作用力传递到桥墩。因此，桥墩的刚度和承载能力对保障列车运行安全性是至关重要的。尤其是近些年，随着运输量的逐渐增大，为了保证铁路桥梁的安全性，需要对现有的铁路桥梁进行加固改造，如果对每个桥墩都进行加固改造，将投入大量的人力物力，工程造价较高，工期较长。

发明内容

有鉴于此，有必要针对上述的问题，提供一种多功能刚度可调速度锁定传力装置。该多功能刚度可调速度锁定传力装置安装于铁路桥梁伸缩缝两侧，并将两相邻的桥跨连接起来。在温度荷载作用下，该装置可以自由伸缩变形，不影响桥跨的温度应力的释放。列车在铁路桥梁上制动、减速或启动时，该多功能刚度可调速度锁定传力装置可将水平作用力分配到相邻的至少三个桥墩上。这样，加设该多功能刚度可调速度锁定传力装置后，每三个或三个以上桥墩加固其中一个即可解决由于列车运输量的增大而导致的安全问题，从而节省大量人力物力，降低工程造价，缩短工期。

本发明采用以下技术方案：

一种多功能刚度可调速度锁定传力装置包括：活塞缸，固定安装于缸筒底端的缓冲装置；所述活塞缸包括缸筒、第一缸盖、活塞、活塞杆、液压油；所述活塞将缸筒内空间隔分为第一腔室与第二腔室；所述活塞与缸筒之间存在间隙，所述液压油可通过所述间隙在第一腔室与第二腔室之间流动；所述缓冲装置可缓冲作用于所述多功能刚度可调速度锁定传力装置的轴向冲击力。

所述多功能刚度可调速度锁定传力装置安装于铁路桥梁伸缩缝两侧后，桥跨由于气候温度、地形等客观条件变化而发生膨胀或收缩变形时，第一腔室或第二腔室的液压油通过所述间隙缓慢流动至另一腔室内，活塞杆作伸缩运动；多功能刚度可调速度锁定传力装置不影响桥跨发生变形。而在列车制动或起动牵引的水平作用力作用时，部分桥跨存在较高的相对运动；此时活塞与缸筒之间的间隙起到间隙密封的作用，活塞缸转变成一刚性组件，所述多功能刚度可调速度锁定传力装置转变为具有一定刚度的传力装置，将桥跨受到的水平作用力分配到至少三个桥墩上；所述桥墩受到的作用力的分配情况与缓冲装置的刚度相关，所述缓冲装置的刚度可根据具体的设计目标进行选择。

进一步的，所述多功能刚度可调速度锁定传力装置还包括密封装置，所述密封装置将缓冲装置及活塞缸的缸筒、第一缸盖、活塞等均包纳在其中；所述密封装置包括一端开口的圆形套筒，将圆形套筒开口封闭的封板；所述缓冲装置一端与缸筒的底部固定连接，另一端与圆形套筒底部固定连接；所述封板设有可让活塞杆通过的通孔。所述密封装置可降低外部环境对活塞缸及缓冲装置的侵蚀。

进一步的，所述多功能刚度可调速度锁定传力装置还包括用于与桥跨端部相连的连接部，所述连接部安装于所述圆形套筒底端及活塞杆的位于密封装置外侧的一端。

进一步的，所述连接部为U型钢。

进一步的，所述第一缸盖与封板之间还设有缓冲装置，该缓冲装置一端固定在第一缸盖或封板上，另一端自由。增设该缓冲装置后，可防止第一缸盖与封板发生碰撞而造成损坏。

进一步的，所述缓冲装置为缓冲弹簧。

进一步的，所述缸筒与圆形套筒之间存在间隙，所述缸筒外圆周面或圆形套筒内圆周面设有四氟乙烯层。所述四氟乙烯层减小缸体与圆形套筒之间的滑动摩擦。所述圆形套筒对缸筒起导向和支承作用。

进一步的，所述缸筒与第一缸盖采用内螺纹的连接方式，以避免液压缸与圆形套筒产生干涉。

进一步的，所述缸筒包括第二缸盖、环形筒体，所述第二缸盖固定连接在环形筒体的一端；所述第二缸盖设有与活塞杆配合的通孔；所述活塞杆作往复运动的过程中，活塞杆的两端均位于缸体外。

进一步的，所述活塞与缸筒之间的间隙宽度为0.01～0.05mm。

进一步的，所述活塞的外圆表面还设有环形沟槽。所述环形沟槽的槽宽为0.3～0.5mm，槽深为0.5～1.0mm、间距为2～5mm。环形沟槽使活塞具有自复位性能，可减少活塞与缸筒之间的摩擦力、提高了密封性能。

进一步的，所述液压油为硅油。

进一步的，所述活塞缸还包括位于缸筒内并固定在第一缸盖一侧的第一导向套，所述第一导向套套接在活塞杆上，所述第一导向套在活塞杆做往复运动时起导向和支承作用。

进一步的，所述活塞缸还包括位于缸筒底部的第二导向套，所述活塞固定在活塞杆两端之间，所述导向套套接在活塞杆上。列车起动或制动时，所述多功能刚度可调速度锁定传力装置承受的水平作用力较大，增设第二导向套后，可保证缸筒与活塞杆的同轴度，进而降低活塞与缸筒之间的摩擦力。

进一步的，所述导向套内侧设有环形凹槽，所述环形凹槽内设有用于防止液压油沿活塞杆与导向套之间的间隔泄露出去的密封圈。

进一步的，所述导向套以高强度树脂为材料制成。

进一步的，所述活塞杆上开设有第一进油通道、第二进油通道；所述第一进油通道一端与第一腔室相通，另一端可与外界相通；所述第二进油通道一端与第二腔室相通，另一端可与外界相通。

进一步的，所述活塞杆开设有第一排气通道，第二排气通道；所述第一排气通道一端与固定在活塞杆的第一排气管相通，另一端可与外界相通；所述第二排气通道一端与固定在活塞杆的第二排气管相通，另一端可与外界相通；所述第一排气管位于第一腔室内，所述第二排气管位于第二腔室内。通过所述第一排气通道，第二排气通道可将第一腔室、第二腔室中的空气排出去。

所述活塞缸还包括防尘圈，所述防尘圈固定第一缸盖外侧，并套接在活塞杆上。所述防尘圈可防止落入活塞杆的尘埃，随着活塞杆的伸缩运动时被带进缸体内。

本发明多功能刚度可调速度锁定传力装置的有益效果如下：

1、该多功能刚度可调速度锁定传力装置安装于铁路桥梁伸缩缝两侧后，当气候温度、地形等客观条件变化时，桥跨可发生膨胀或收缩变形，而不受多功能刚度可调速度锁定传力装置的限制。

2、在列车制动或起动牵引的水平作用力作用时，该多功能刚度可调速度锁定传力装置可将水平作用力分配到至少三个相邻的桥墩上；加设该多功能刚度可调速度锁定传力装置后，每三个或三个以上桥墩加固其中一个即可解决由于列车运输量的增大而导致的安全问题，从而节省大量人力物力，降低工程造价，缩短工期。

附图说明

图1为本发明多功能刚度可调速度锁定传力装置其中一种安装于铁路桥梁后的布置图。

图2为本发明多功能刚度可调速度锁定传力装置的第一实施例剖视图。

图3为本发明多功能刚度可调速度锁定传力装置的第二实施例剖视图。

图4为本发明多功能刚度可调速度锁定传力装置的第三实施例剖视图。

其中：10—多功能刚度可调速度锁定传力装置，20—桥跨，30—桥墩，1—缸筒，2—第一缸盖，3—活塞，4—活塞杆，6—第一腔室，7—第二腔室，8—第一缓冲弹簧，9—圆形套筒，11—封板，12—连接部，13—导向套，14—环形凹槽，15—密封圈，16—环形沟槽，17—防尘圈，18—第二缓冲弹簧，19—第二缸盖，21—环形筒体，22—第一进油通道，23—第二进油通道，24—第一排气通道，26—第二排气通道，27—第一排气管，28—第二排气管。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本发明进行进一步描述。

图1所示为本发明多功能刚度可调速度锁定传力装置10其中一种安装于铁路桥梁后的布置图。所述多功能刚度可调速度锁定传力装置10安装于铁路桥梁伸缩缝两侧。所述每相邻的三个桥跨20为一组，同一组之间的桥跨20用多功能刚度可调速度锁定传力装置10连接起来，每组之间相互独立。

图2所示为本发明多功能刚度可调速度锁定传力装置10第一实施例。所述多功能刚度可调速度锁定传力装置10包括单活塞杆液压缸，固定安装于缸筒1底端的缓冲装置；所述单活塞杆液压缸包括缸筒1、第一缸盖2、活塞3、活塞杆4、硅油；所述活塞3将缸筒1内空间隔分为第一腔室6与第二腔室7，所述第一腔室6位于第二腔室7的左侧；所述活塞3与缸筒1之间存在间隙，所述液压油可通过所述间隙在第一腔室6与第二腔室7之间流动。

所述缓冲装置用于缓冲作用于所述多功能刚度可调速度锁定传力装置10的轴向冲击力。上述缓冲装置为第一缓冲弹簧8，第一缓冲弹簧8的刚度可根据铁路桥梁的工作情况来设计。应该理解，所述缓冲装置还可以为其它合适的缓冲装置。

所述多功能刚度可调速度锁定传力装置10安装于铁路桥梁伸缩缝的两侧后，桥跨20由于气候温度、地形等客观条件变化而发生膨胀或收缩变形时，第一腔室6或第二腔室7的液压油通过所述间隙缓慢流动至另一腔室内，活塞杆4作伸缩运动，不影响桥跨20发生变形。而在列车制动或起动牵引的水平作用力作用时，部分桥跨20之间存在瞬间的高速相对运动。与此同时，活塞3与缸筒1相对运动速度较高，活塞3与缸筒1之间的间隙起到间隙密封的作用，此时单活塞杆液压缸作为一刚性组件。在单活塞杆液压缸与第一缓冲弹簧8的作用下，将水平作用力分配到至相邻联的四个桥墩30上。

间隙密封是一种常用的密封方法，它依靠相对运动零件配合面间的微小间隙来防止泄漏，由环形缝隙轴向流动理论可知，泄漏量与间隙的三次方成正比，因此可用调整间隙的办法来调整泄漏。上述活塞3与缸筒1之间的间隙宽度为0.01～0.05mm时，即可达到上述密封的要求。

安装所述多功能刚度可调速度锁定传力装置10时，将第一缓冲弹簧8及活塞杆4的自由端分别与伸缩缝两侧的桥跨20固定连接即可。

图3所示为本发明多功能刚度可调速度锁定传力装置10第二实施例。所述多功能刚度可调速度锁定传力装置10包括单活塞杆液压缸，固定安装于缸筒1底端的第一缓冲弹簧8；所述单活塞杆液压缸包括缸筒1、第一缸盖2、活塞3、活塞杆4、液压油；所述活塞3将缸筒1内空间隔分为第一腔室6与第二腔室7，所述第一腔室6位于第二腔室7的左侧；所述活塞3与缸筒1之间存在间隙，所述液压油可通过所述间隙在第一腔室6与第二腔室7之间流动。

所述活塞3的外圆表面开设有环形沟槽16。所述环形沟槽16的槽宽为0.3～0.5mm，槽深为0.5.～1.0mm、间距为2～5mm。所述环形沟槽16的作用如下：

(a)使活塞3具有自复位性能。由于活塞3的几何形状和同轴度误差，工作压力油在密封间隙中的不对称分布将形成一个径向不平衡力，它使活塞3与缸筒1之间的摩擦力增大。开环形沟槽16后，使得径向油压力趋于平衡，活塞3能够自动对中，从而减小活塞3与缸筒1之间的摩擦力。由于同心环缝的泄漏要比偏心环缝小得多，活塞3的对中减少了液压油的泄漏量，提高了密封性能；

(b)油液储存在平衡槽内，使活塞3能自动润滑，进而降低活塞3与缸筒1之间的摩擦力。

所述单活塞杆液压缸还包括位于缸筒1内并固定在第一缸盖2一侧的导向套13，所述导向套13设有与活塞杆4直径相等的通孔，导向套13在活塞杆4做往复运动时起导向和支承作用。当导向套13磨损后，可直接将其更换，而不需要将更换第一缸盖2，降低维修成本。所述导向套13以高强度树脂为原料制成。所述导向套13内侧设有环形凹槽14，所述环形凹槽14内设有用于防止液压油沿活塞杆4与导向套13之间的间隔泄露出去的密封圈15。

所述单活塞杆液压缸还包括防尘圈17，所述防尘圈17固定第一缸盖2外侧，并套接在活塞杆4上。所述防尘圈17可防止落入活塞杆4的尘埃，随着活塞杆4的伸缩运动时被带进缸体内，增加导向套13与活塞杆4、活塞3与缸筒1之间的摩擦力。

所述多功能刚度可调速度锁定传力装置10还包括密封装置，所述密封装置将第一缓冲弹簧8及单活塞杆液压缸的缸筒1、第一缸盖2、活塞3等均包纳在其中；所述密封装置包括一端开口的圆形套筒9，将圆形套筒9开口封闭的封板11；所述第一缓冲弹簧8一端与缸筒1的底部固定连接，另一端自由，并且与圆形套筒9底部接触；所述封板11上设有与活塞杆4直径相等的通孔，所述活塞杆4穿过该通孔。所述密封装置将第一缓冲弹簧8、缸筒1、第一缸盖2、活塞3等组件置于一个封闭的空间内。可以降低外部环境对第一缓冲弹簧8、缸筒1、第一缸盖2、活塞3等组件的侵蚀，如防止雨水、灰尘、微生物的侵蚀。

所述缸筒1的外径与圆形套筒9的内径相等，所述圆形套筒9对缸筒1起导向和支承作用。所述缸筒1与第一缸盖2采用内螺纹的连接方式。由于缸筒1的外径与圆形套筒9的内径相等，缸筒1与第一缸盖2采用内螺纹的连接方式可避免单活塞杆液压缸与圆形套筒9发生干涉，从而可保证圆形套筒9对缸筒1起导向作用。

为了防止缸体与封板11发生碰撞而造成损坏，所述第一缸盖2与封板11之间还设有第二缓冲弹簧18，所述第二缓冲弹簧18一端固定在第一缸盖2上，另一端自由。

所述多功能刚度可调速度锁定传力装置10还包括用于与桥跨20的端部相连的连接部12，所述连接部12安装于所述圆形套筒9底端及活塞杆4的自由端。所述连接部12为U型钢。

图4所示为本发明多功能刚度可调速度锁定传力装置10第三实施例。所述多功能刚度可调速度锁定传力装置10包括密封装置、部分位于密封装置内部的液压缸、缓冲弹簧。所述密封装置与第二实施例中对应的组件相同，在此就不在详细描述。

所述液压缸包括：环形筒体21、第一缸盖2、第二缸盖19、活塞3、活塞杆4、硅油；所述第一缸盖2、第二缸盖19分别固定在环形筒体21两端；第一缸盖2、第二缸盖19上均设有让活塞杆4穿过的通孔。所述活塞杆4作往复运动的过程中，活塞杆4的两端均位于缸体外。列车起动或制动时，所述多功能刚度可调速度锁定传力装置10承受的水平作用力较大，两通孔对活塞杆4有导向作用，可加强环形筒体21与活塞杆4的同轴度，进而降低活塞3与环形筒体21之间的摩擦力。

为了降低液压缸的维修成本、进一步保证环形筒体21与活塞杆4的同轴度，所述第一缸盖2与第二缸盖19内侧均设有导向套13，所述导向套13套接在活塞杆4上。当导向套13磨损后，可直接将其更换，而不需要将更换缸盖。所述导向套13内侧设有环形凹槽14，所述环形凹槽14内设有用于防止液压油沿活塞杆4与导向套13之间的间隔泄露出去的密封圈15。

所述活塞3将环形筒体21内空间隔分为第一腔室6与第二腔室7，所述第一腔室6位于第二腔室7的左侧；所述活塞3与环形筒体21之间存在间隙，所述液压油可通过所述间隙在第一腔室6与第二腔室7之间流动。为了降低活塞3与环形筒体21之间的摩擦，所述活塞3的外圆表面开设有环形沟槽16。

所述环形筒体21与圆形套筒9存在一定的间隙，缸体外表面涂有聚四氟乙烯层（图中未画出），从而保证套筒与环形筒体21之间可以相互滑动。所述圆形套筒9对环形筒体21起导向和支承作用。

所述缓冲弹簧包括第一缓冲弹簧8、第二缓冲弹簧18；所述第一缓冲弹簧8一端固定在第二缸盖19上，另一端自由；所述第二缓冲弹簧18一端固定在封板11上，另一端自由。

所述活塞杆4上开设有第一进油通道22、第二进油通道23；所述第一进油通道22一端与第一腔室6相通，另一端可与外界相通；所述第二进油通道23一端与第二腔室7相通，另一端可与外界相通。所述活塞杆4还开设有第一排气通道24，第二排气通道26；所述第一排气通道24一端与固定在活塞杆4的第一排气管27相通，另一端可与外界相通；所述第二排气通道26一端与固定在活塞杆4的第二排气管28相通，另一端可与外界相通；所述第一排气管27位于第一腔室6内，所述第二排气管28位于第二腔室7内。通过所述第一排气通道24，第二排气通道26可将第一腔室6、第二腔室7中的空气排出去。所述活塞杆4上还设有将所述进油通道、进气通道堵塞的开关装置（图中未画出）。液压缸在安装过程中或长时间停放重新工作时，液压缸里会渗入空气，为了防止液压缸出现爬行，噪声和发热等不正常现象，需把腔室内的空气排出以及添加硅油。

所述多功能刚度可调速度锁定传力装置10还包括用于与桥跨20的端部相连的连接部12，所述连接部12安装于所述圆形套筒9底端及活塞杆4的自由端。所述连接部12为U型钢。

以上所述实施例仅表达了本发明的三种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (15)

1.一种多功能刚度可调速度锁定传力装置，其特征在于：活塞缸，固定安装于缸筒底端的缓冲装置；所述活塞缸包括缸筒、第一缸盖、活塞、活塞杆、液压油；所述活塞将缸筒内空间隔分为第一腔室与第二腔室；所述活塞与缸筒之间存在间隙，所述液压油可通过所述间隙在第一腔室与第二腔室之间流动；所述缓冲装置可缓冲作用于所述多功能刚度可调速度锁定传力装置的轴向冲击力；

所述缸筒包括第二缸盖、环形筒体，所述第二缸盖固定连接在环形筒体的一端；所述第二缸盖设有与活塞杆配合的通孔；所述活塞杆作往复运动的过程中，活塞杆的两端均位于缸体外。

2.根据权利要求1所述的多功能刚度可调速度锁定传力装置，其特征在于：还包括密封装置，所述密封装置将缓冲装置及活塞缸的缸筒、第一缸盖、活塞等均包纳在其中；所述密封装置包括一端开口的圆形套筒，将圆形套筒开口封闭的封板；所述缓冲装置一端与缸筒的底部固定连接，另一端自由；所述封板设有可让活塞杆通过的通孔。

3.根据权利要求2所述的多功能刚度可调速度锁定传力装置，其特征在于：还包括用于与桥跨端部相连的连接部，所述连接部安装于所述圆形套筒底端及活塞杆的位于密封装置外侧的一端；所述连接部为U型钢。

4.根据权利要求2所述的多功能刚度可调速度锁定传力装置，其特征在于：所述第一缸盖与封板之间还设有缓冲装置，该缓冲装置一端固定在第一缸盖上或封板上，另一端自由；所述缓冲装置为缓冲弹簧。

5.根据权利要求2所述的多功能刚度可调速度锁定传力装置，其特征在于：所述缸筒与圆形套筒之间存在间隙，所述缸筒外圆周面或圆形套筒内圆周面设有四氟乙烯层。

6.根据权利要求2所述的多功能刚度可调速度锁定传力装置，其特征在于：所述缸筒与第一缸盖采用内螺纹的连接方式。

7.根据权利要求1或2所述的多功能刚度可调速度锁定传力装置，其特征在于：活塞与缸筒之间的间隙宽度为0.01～0.05mm。

8.根据权利要求7所述的多功能刚度可调速度锁定传力装置，其特征在于：所述活塞的外圆表面还设有环形沟槽；所述环形沟槽的槽宽为0.3～0.5mm，槽深为0.5～1.0mm，间距为2～5mm。

9.根据权利要求1或2所述的多功能刚度可调速度锁定传力装置，其特征在于：所述液压油为硅油。

10.根据权利要求2所述的多功能刚度可调速度锁定传力装置，其特征在于：所述活塞缸还包括位于缸筒内并固定在第一缸盖一侧的第一导向套，所述第一导向套套接在活塞杆上；活塞缸还包括位于缸筒底部的第二导向套，所述活塞固定在活塞杆两端之间，所述导向套套接在活塞杆上。

11.根据权利要求10所述的多功能刚度可调速度锁定传力装置，其特征在于：所述导向套内侧设有环形凹槽，所述环形凹槽内设有用于防止液压油沿活塞杆与导向套之间的间隔泄露出去的密封圈。

12.根据权利要求10所述的多功能刚度可调速度锁定传力装置，其特征在于：所述导向套以高强度树脂为材料制成。

13.根据权利要求1或2所述的多功能刚度可调速度锁定传力装置，其特征在于：所述活塞杆上开设有第一进油通道、第二进油通道；所述第一进油通道一端与第一腔室相通，另一端可与外界相通；所述第二进油通道一端与第二腔室相通，另一端可与外界相通。

14.根据权利要求1或2所述的多功能刚度可调速度锁定传力装置，其特征在于：所述活塞杆开设有第一排气通道，第二排气通道；所述第一排气通道一端与固定在活塞杆的第一排气管相通，另一端可与外界相通；所述第二排气通道一端与固定在活塞杆的第二排气管相通，另一端可与外界相通；所述第一排气管位于第一腔室内，所述第二排气管位于第二腔室内。

15.根据权利要求1或2所述的多功能刚度可调速度锁定传力装置，其特征在于：所述活塞缸还包括防尘圈，所述防尘圈固定第一缸盖外侧，并套接在活塞杆上。