CN106476765A - 一种通用底座踏面清扫装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种通用底座踏面清扫装置，属于车辆技术领域。该装置本体内装有活塞杆，活塞杆外伸端通过研磨块托装有研磨块；底座具有铰销孔、定位销孔，以及锯齿边弧形槽；本体底部具有铰接孔、销轴孔，以及曲线槽；铰销孔和铰接孔、以及定位销孔中可选择插装定心销；锯齿边的各锯齿相对铰销孔分别具有2θ分度角，锯齿边弧形槽中装入复合销轴；曲线槽的宽度与定心销直径相配且中心线为由方程组确定的曲线。本发明锯齿边的各锯齿相对铰销孔具有2θ分度角，因此各齿具有足够的刚性和强度，能确保定位安全可靠；而借助曲线槽的补偿作用，可以使角度调节精度为θ；结果满足各种倾角安装精度为θ并且安全可靠的要求。

Description

一种通用底座踏面清扫装置
技术领域
本发明涉及一种踏面清扫装置，尤其是一种实现对车轮踏面清扫、修形及增粘的通用底座踏面清扫装置，属于车辆技术领域。
背景技术
随着轨道交通车辆朝着高速、重载、多复杂环境方向发展，用于改善车轮表面状况、防止打滑空转导致损伤、且能高效修正车轮踏、避免车轮产生多边形的踏面清扫装置逐步成为轨道交通车辆盘形制动***的标准配置。现有踏面清扫装置的典型结构如申请号200720046475.X的中国专利公开，其管状的缸体（又称本体）内装有趋于回缩的活塞杆，该活塞杆的外伸端通过研磨块托装有研磨块，活塞杆上制有沿长度方向延伸的滑槽，缸体上装有伸入滑槽与之构成移动副的导向限位件，因此可以按需气动伸缩，完成与车轮踏面的接触清扫；此外，活塞杆上还制有与滑槽成预定角向位置嵌装调档齿条的凹槽，缸体上装有趋于与齿槽啮合的插销，从而构成间隙调节机构，按需改变插销与齿条的啮合档位，即可实现闸瓦与车轮踏面间隙的调整，补充两者之间因磨损导致的间隙超差。
由于安置踏面清扫装置的列车转向架种类繁多，安装位置各异，不同转向架为踏面清扫装置预留的安装位置不同，因此对踏面清扫装置的安装角度及状态要求各不相同。图1、图2分别为现有两种安装角度不同的典型踏面清扫装置，底座1上的本体2上部具有内装活塞杆的管状缸体，活塞杆的外伸端通过研磨块托4装有研磨块3。虽然其主体部分可以通用，但由于底座角度不同，因此需要分别设计、制造本体，而本体为铸件，需重新开模，耗时费力，延长了研发周期。
发明内容
本发明的目的在于：通过结构改进，提出一种可以满足各种倾角安装精度为θ并且安全可靠的的通用底座踏面清扫装置，从而使其适于安装在各种列车的转向架上。
为了达到以上首要目的，本发明的通用底座踏面清扫装置包括底部支撑在底座上的本体，所述本体的上部具有内装活塞杆的管状缸体，所述活塞杆的外伸端通过研磨块托装有研磨块；所述底座具有铰销孔、位于铰销孔一侧的定位销孔，以及位于铰销孔另一侧且以铰销孔为圆心的锯齿边弧形槽；所述本体底部具有与铰销孔位置对应的铰接孔、与锯齿边弧形槽位置对应的销轴孔，以及与定位销孔位置相应的曲线槽；所述铰销孔和铰接孔、以及定位销孔中可选择插装定心销；所述锯齿边的各锯齿相对铰销孔分别具有2θ分度角，所述锯齿边弧形槽中装入具有与销轴孔相配圆柱段以及与锯齿相配异形截面段构成的复合销轴；所述曲线槽的宽度与定心销直径相配且中心线为由如下方程组确定的曲线：
； ①
； ②
； ③
④
方程中：
θ——符合预定调节精度要求的底座最小可调角度（理论上可设置为任意正数值）；
B’C——底座绕铰销孔旋转β角时，定位销孔与销轴孔圆心连线的长度；
L——铰销孔与定位销孔的距离；
R ——铰销孔至锯齿边弧形槽中心线的距离；
β——底座绕铰销孔的旋转角度，设定为2θ的倍数；
α——底座绕铰销孔旋转β角时，定位销孔及销轴孔圆心连线与横坐标的夹角；
xB”——以铰销孔为原点的横坐标；
y B”——以铰销孔为原点的纵坐标；
B ”C——底座绕铰销孔旋转β角时，定位销孔与销轴孔圆心连线绕销轴孔逆时针旋转θ后的位置。
这样，当需要进行β（2θ倍数）角度调整时，将定心销***铰销孔和铰接孔中，并以其为圆心相对转动本体和底座，再将复合销轴的圆柱段***销轴孔、异形截面段卡入锯齿边弧形槽适位的锯齿缺口内，再锁紧即可。当需要进行β-θ（角度调节精度为θ）角度调整时，先进行以上步骤调至最接近的偏大的β角位置，再拔出定心销，以复合销轴为圆心稍微反向转动底座，将定心销穿过曲线槽***定位销孔中，因为曲线槽的曲线特性，可以保证反向转动的角度为θ，从而实现所需角度调整。可以理解，本发明锯齿边的各锯齿相对铰销孔具有2θ分度角，因此各齿具有足够的刚性和强度，能确保定位安全可靠；而借助曲线槽的补偿作用，可以使角度调节精度为θ；结果满足各种倾角安装精度为θ并且安全可靠的要求。
本发明进一步的完善包括：
所述定位销孔与铰销孔等径；
所述铰接孔与铰销孔等径；
所述本体的底部延伸出与支座厚度相配的前、后支座夹板；
所述本体的底部延伸出与支座厚度相配的前、后两夹板；
所述本体的底部延伸出支板；
所述底座由底板和底板上表面延伸出的与本体底部前、后支座夹板中间预留距离相配的支座构成；
所述锯齿边弧形槽两侧为三角形齿形，所述复合销轴具有菱形截面段；
所述锯齿边弧形槽两侧为梯形齿形，所述复合销轴具有两侧梯形凸起截面段；
所述锯齿边弧形槽两侧弧形齿形，所述复合销轴具有两侧弧形凸起截面段。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1和图2分别为现有两种安装角度不同的典型踏面清扫装置示意图。
图3为本发明实施例一的结构示意图。
图4为本发明实施例一的本体底部结构示意图。
图5为本发明实施例一的底座结构示意图。
图6为本发明实施例一的复合销轴结构示意图。
图7为本发明实施例一的复合销轴安装结构示意图。
图8为本发明实施例一的曲线槽几何关系夸大示意图。
图9为本发明实施例一偶数角调节示意图。
图10为本发明实施例一奇数角调节示意图。
具体实施方式
实施例一
本实施例的通用底座踏面清扫装置基本结构可以参见图3，包括底部支撑在底座1上的本体2，本体2的上部具有内装活塞杆的管状缸体，活塞杆的外伸端通过研磨块托4装有研磨块3。本实施例中以底座角度调节精度1°为例，即θ=1°，则β为偶数角度值，便于实施例的理解。
底座的具体结构如图4所示，由底板1-1和底板上表面延伸出的支座1-2构成，支座1-2上具有圆心为A’的铰销孔1-J、位于铰销孔左侧L距离且与铰销孔等径的圆心为B’的定位销孔1-D，以及位于铰销孔另一侧且以铰销孔为圆心、半径为R的锯齿边弧形槽1-H。该锯齿边弧形槽1-H相对铰销孔的角向位置尺寸见图4。
本体2的底部延伸出与支座1-2厚度相配的前、后两夹板2-1，夹板上具有与铰销孔1-J位置对应且内径相等的圆心为A的铰接孔2-J、与锯齿边弧形槽1-H位置对应的圆心为C的销轴孔2-H（前夹板的销轴孔径大于后夹板），以及与定位销孔1-D位置相应的曲线槽2-D。
铰销孔1-J和铰接孔2-J、以及定位销孔1-D中可选择插装定心销。锯齿边弧形槽1-H两侧三角齿形锯齿边的各锯齿相对铰销孔1-J圆心分别具有2°的分度角。锯齿边弧形槽中装入图6、图7所示结构的复合销轴5，该复合销轴5由分别与前、后两夹板上大、小销轴孔相配的大、小圆柱段5-1、5-1’，以及与锯齿边弧形槽1-H两侧锯齿边的锯齿相配的菱形截面段5-2构成。
曲线槽2-D的宽度与定心销直径相配且中心线由如下方程组确定的曲线：
；
；
；
方程中：
θ——预定底座角度调节精度，后续以取值1°示例；
B’C——底座绕铰销孔旋转β角时，定位销孔与销轴孔圆心连线的长度；
L——铰销孔与定位销孔的距离；
R ——铰销孔至锯齿边弧形槽中心线的距离；
β——底座绕铰销孔的旋转角度，预定为偶数角度值；
α——底座绕铰销孔旋转β角时，定位销孔及销轴孔圆心连线与横坐标的夹角；
xB”——以铰销孔为原点的横坐标；
y B”——以铰销孔为原点的纵坐标；
B ”C——底座绕铰销孔旋转β角时，定位销孔与销轴孔圆心连线绕销轴孔逆时针旋转θ=1°后的位置。
以θ=1°为例，此时β即为偶数角度值，β-1°即为奇数角度值，则上述方程组的推导参见图8：当底座角度要求为β-1°时，需要通过绕铰销孔1-J圆心A’点旋转β角，再绕就位后复合销轴5圆心C点反转1°实现。
图8中实线为底座先绕插装在A’点的定心销旋转β角（偶数角度）后，铰销孔1-J、定位销孔1-D以及复合定位销的几何位置状态。图中虚线为抽出铰销孔1-J中的定心销后，底座再绕复合定位销圆心C点旋转1°后的几何位置状态，此时底座角度为β-1°；该状态下底座定位销孔1-D的位置B’’应与本体底部的弧形槽正好对位相配，因此根据符合以上条件定位销孔1-D圆心B’’的轨迹即可确定曲线槽的中心曲线。
设底座绕铰销孔旋转β角时，定位销孔及销轴孔圆心连线与横坐标的夹角为α，则根据余弦定理等几何知识可得以下各式：
；
；
；
B’’点的坐标为：
；
根据目前踏面清扫装置底座角度使用需求，将底座角度调节范围设定为“-10°至+30°”，则β为-10°至+30°内的偶数角度值，代入该边界条件，将上述各式联立求解，即可求得B’’点的运动轨迹。该轨迹即为踏面清扫装置本体弧形槽中心的曲线。据此加工出的本体与底座配合即可实现底座角度最小一次调整量为1°的有级调整。
如图9所示，当需要实现底座角度最小调节量为2°的有级调整时，只要将定心销插在铰销孔和铰接孔中，并以其为圆心相对转动本体和底座，再将复合销轴的圆柱段***销轴孔、菱形段卡入锯齿边弧形槽适位的锯齿缺口内，再锁紧即可。
如图10所示，当需要进行奇数角度调整时，先进行以上步骤调至最接近的偏大偶数角位置，再拔出定心销，以复合销轴为圆心稍微反向转动底座，将定心销穿过曲线槽***定位销孔中，曲线槽的曲线特性将保证反向转动的角度为1°，从而实现所需的奇数角度调整。
本实施例采用简单巧妙的结构实现了踏面清扫装置的底座角度最小调整量为1°（设置不同θ角度取值可实现其余任意最小调整量）的有级可调，不仅可以大大增加踏面清扫装置对各种转向架的适应能力，使其具有足以满足实际需要的通用性，而且具有足够的刚性和强度，安全可靠，调整方便，显著降低了研发制造和维护成本。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。例如，也可以本体的底部延伸出支板，而底座由底板和底板上表面延伸出的与支板厚度相配的前、后支座夹板构成。再如，除三角齿形外，锯齿边弧形槽两侧也可以是梯形齿、弧形齿，复合销轴则除为菱形截面段外，可以是具有相应的两侧梯形或弧形凸起的截面段。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种通用底座踏面清扫装置，包括底部支撑在底座上的本体，所述本体的上部具有内装活塞杆的管状缸体，所述活塞杆的外伸端通过研磨块托装有研磨块；其特征在于：所述底座具有铰销孔、位于铰销孔一侧且与铰销孔等径的定位销孔，以及位于铰销孔另一侧且以铰销孔为圆心的锯齿边弧形槽；所述本体底部具有与铰销孔位置对应且内径相配的铰接孔、与锯齿边弧形槽位置对应的销轴孔，以及与定位销孔位置相应的曲线槽；所述铰销孔和铰接孔、以及定位销孔中可选择插装定心销；所述锯齿边的各锯齿相对铰销孔分别具有2θ分度角，所述锯齿边弧形槽中装入具有与销轴孔相配圆柱段以及与锯齿相配异形截面段构成的复合销轴；所述曲线槽的宽度与定心销直径相配且中心线为由如下方程组确定的曲线：
；
；
；
方程中：
θ——符合预定调节精度要求的底座最小可调角度；
B’C——底座绕铰销孔旋转β角时，定位销孔与销轴孔圆心连线的长度；
L——铰销孔与定位销孔的距离；
R ——铰销孔至锯齿边弧形槽中心线的距离；
β——底座绕铰销孔的旋转角度；
α——底座绕铰销孔旋转β角时，定位销孔及销轴孔圆心连线与横坐标的夹角；
xB”——以铰销孔为原点的横坐标；
y B”——以铰销孔为原点的纵坐标；
B ”C——底座绕铰销孔旋转β角时，定位销孔与销轴孔圆心连线绕销轴孔逆时针旋转θ后的位置。
2.根据权利要求1所述的通用底座踏面清扫装置，其特征在于：所述定位销孔与铰销孔等径。
3.根据权利要求2所述的通用底座踏面清扫装置，其特征在于：所述铰接孔与铰销孔等径。
4.根据权利要求3所述的通用底座踏面清扫装置，其特征在于：所述底座由底板和底板上表面延伸出的支座构成。
5.根据权利要求4所述的通用底座踏面清扫装置，其特征在于：所述本体的底部延伸出与支座厚度相配的前、后支座夹板。
6.根据权利要求3所述的通用底座踏面清扫装置，其特征在于：所述本体的底部延伸出支板。
7.根据权利要求6所述的通用底座踏面清扫装置，其特征在于：所述底座由底板和底板上表面延伸出的与本体底部前、后支座夹板中间预留距离相配的支座构成。
8.根据权利要求5或7所述的通用底座踏面清扫装置，其特征在于：所述锯齿边弧形槽两侧为三角形齿形，所述复合销轴具有菱形截面段。
9.根据权利要求5或7所述的通用底座踏面清扫装置，其特征在于：所述锯齿边弧形槽两侧为梯形齿形，所述复合销轴具有两侧梯形凸起截面段。
10.根据权利要求5或7所述的通用底座踏面清扫装置，其特征在于：所述锯齿边弧形槽两侧弧形齿形，所述复合销轴具有两侧弧形凸起截面段。
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