CN110588695A - 一种轨道车辆准零刚度二系悬挂*** - Google Patents

一种轨道车辆准零刚度二系悬挂*** Download PDF

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孙煜
宫岛
孙文静
尤泰文
陈江雪
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Abstract

本发明涉及一种轨道车辆准零刚度二系悬挂***，包括构架连接端和车体连接端，还包括并联连接于构架连接端和车体连接端之间的二系悬挂和由多个屈曲欧拉杆构成的屈曲欧拉杆机构。屈曲欧拉杆在平衡位置处为预压缩状态，在振动过程中提供负刚度，二系悬挂提供正刚度，二者成并联关系，组成准零刚度二系悬挂***。与现有技术相比，本发明结构简单，生产、安装方便，只需对转向架及车体相应位置进行改装即可实现，且隔振性能好，可以有效隔离低频振动，提高轨道车辆运行舒适性。

Description

一种轨道车辆准零刚度二系悬挂***
技术领域
本发明涉及低频隔振领域，尤其是涉及一种轨道车辆准零刚度二系悬挂***。
背景技术
轨道车辆运行舒适性与二系悬挂***有着直接关系，随着轨道车辆运行速度的提高，车体振动加大，为了进一步提高轨道车辆乘坐舒适性和车辆运行平稳性，需对二系悬挂***进行优化及改进。目前铁道车辆二悬挂***通常采用螺旋弹簧或空气弹簧弹簧，根据隔振理论，螺旋弹簧或空气弹簧刚度越低，隔振起始频率就越低，越有利于隔离低频振动。但如果刚度过低，会导致静挠度过大，从而导致变形量过大等问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种轨道车辆准零刚度二系悬挂***。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种轨道车辆准零刚度二系悬挂***，包括构架连接端和车体连接端，还包括并联连接于构架连接端和车体连接端之间的二系悬挂和由多个屈曲欧拉杆构成的屈曲欧拉杆机构。
本发明中屈曲欧拉杆在平衡位置处为预压缩状态，在振动过程中提供负刚度，二系悬挂提供正刚度，二者成并联关系，组成准零刚度二系悬挂***。
优选地，所述的构架连接端由刚性连接的构架侧梁和构架横梁组成，二系悬挂设有多个，所述的二系悬挂的一端与车体连接端连接，另一端与构架连接端的构架侧梁连接，所述的屈曲欧拉杆的一端与车体连接端连接，另一端与构架连接端的构架横梁连接。
优选地，所述的二系悬挂为二系螺旋弹簧、二系空气弹簧或橡胶弹簧。
优选地，二系悬挂设有两个，并且对称设置。
优选地，所述的屈曲欧拉杆设有四个，两两一对对称设置。
优选地，所述的屈曲欧拉杆的两端分别与车体连接端和构架连接端的构架横梁铰接连接。
优选地，所述的屈曲欧拉杆在平衡位置处为预压缩状态，用于在振动过程中提供负刚度。
优选地，屈曲欧拉杆机构在垂向刚度与二系悬挂叠加后得到准零刚度。
优选地，二系悬挂垂向刚度在承载重量下的静挠度与常用二系悬挂静挠度相当。
利用预压缩屈曲欧拉杆的负刚度特性，与二系悬挂(优选二系螺旋弹簧)并联，设计出一种轨道车辆准零刚度二系悬挂***。其设计步骤为：首先，设计二系悬挂，使其垂向刚度在承载重量下的静挠度与常用二系悬挂静挠度相当；然后，设计屈曲欧拉杆，使其在平衡位置的负刚度与二系悬挂垂向刚度叠加后得到准零刚度；最后，设计车体安装端、构架安装端，使螺旋弹簧与屈曲欧拉杆并联，组成准零刚度二系悬挂***。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)采用提供负刚度的屈曲欧拉杆与螺旋弹簧并联的结构形式，使屈曲欧拉杆在垂向刚度与二系悬挂叠加后得到准零刚度，以实现准零刚度，使二系悬挂能够有效降低从构架传至车体的振动，从而降低车体振动，提高乘客的乘坐舒适性与运行平稳性。
(2)本发明结构简单、紧凑，生产、安装方便，隔振性能好，仅需对现有构架及车体进行简单改造即可实现。
附图说明
图1为本发明实施例1的轨道车辆准零刚度二系悬挂***的结构示意图；
图2为高速列车分别采用普通二系悬挂和本发明的准零刚度二悬挂下车体振动加速度仿真结果。
图中，1为构架侧梁，2为构架横梁，3为二系悬挂，4为车体连接端，5为屈曲欧拉杆。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
一种轨道车辆准零刚度二系悬挂***，如图1所示，包括构架连接端和车体连接端4，还包括并联连接于构架连接端和车体连接端4之间的二系悬挂3和由多个屈曲欧拉杆5构成的屈曲欧拉杆机构。其中屈曲欧拉杆5在平衡位置处为预压缩状态，在振动过程中提供负刚度，二系悬挂3提供正刚度，二者成并联关系，组成准零刚度二系悬挂***。
本实施例中，构架连接端由刚性连接的构架侧梁1和构架横梁2组成，二系悬挂3设有多个，二系悬挂3的一端与车体连接端4连接，另一端与构架连接端的构架侧梁1连接，屈曲欧拉杆5的一端与车体连接端4连接，另一端与构架连接端的构架横梁2连接。二系悬挂3可以选择二系螺旋弹簧、二系空气弹簧或橡胶弹簧。本实施例中选择二系悬挂3为二系螺旋弹簧，如图1所示。进一步地，本实施例中二系悬挂3设有两个，并且对称设置。屈曲欧拉杆5设有四个，两两一对对称设置。优选屈曲欧拉杆5的两端分别与车体连接端4和构架连接端的构架横梁2铰接连接。
本实施例中，对于屈曲欧拉杆5与二系螺旋弹簧参数设计具体步骤如下：首先，设计二系螺旋弹簧，使其垂向刚度在承载重量下的静挠度与常用二系螺旋弹簧静挠度相当；然后，设计屈曲欧拉杆5，使其在平衡位置的负刚度与二系螺旋弹簧垂向刚度叠加后得到准零刚度；最后，设计车体连接端、构架连接端，使二系螺旋弹簧与屈曲欧拉杆5并联。
图2为高速列车分别采用普通二系悬挂和本发明的准零刚度二悬挂下，车体振动加速度仿真结果，图中所示为车体地板时域振动加速度。可以看出，与普通二系悬挂相比，本专利提出的准零刚度二系悬挂能够更好的降低车体振动，从而提高车辆运行平稳性。
上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种轨道车辆准零刚度二系悬挂***，包括构架连接端和车体连接端(4)，其特征在于，还包括并联连接于构架连接端和车体连接端(4)之间的二系悬挂(3)和由多个屈曲欧拉杆(5)构成的屈曲欧拉杆机构。
2.根据权利要求1所述的一种轨道车辆准零刚度二系悬挂***，其特征在于，所述的构架连接端由刚性连接的构架侧梁(1)和构架横梁(2)组成，二系悬挂(3)设有多个，所述的二系悬挂(3)的一端与车体连接端(4)连接，另一端与构架连接端的构架侧梁(1)连接，所述的屈曲欧拉杆(5)的一端与车体连接端(4)连接，另一端与构架连接端的构架横梁(2)连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种轨道车辆准零刚度二系悬挂***，其特征在于，所述的二系悬挂(3)为二系螺旋弹簧、二系空气弹簧或橡胶弹簧。
4.根据权利要求1或2所述的一种轨道车辆准零刚度二系悬挂***，其特征在于，二系悬挂(3)设有两个，并且对称设置。
5.根据权利要求1或2所述的一种轨道车辆准零刚度二系悬挂***，其特征在于，所述的屈曲欧拉杆(5)设有四个，两两一对对称设置。
6.根据权利要求2所述的一种轨道车辆准零刚度二系悬挂***，其特征在于，所述的屈曲欧拉杆(5)的两端分别与车体连接端(4)和构架连接端的构架横梁(2)铰接连接。
7.根据权利要求1所述的一种轨道车辆准零刚度二系悬挂***，其特征在于，所述的屈曲欧拉杆(5)在平衡位置处为预压缩状态，用于在振动过程中提供负刚度。
8.根据权利要求1或7所述的一种轨道车辆准零刚度二系悬挂***，其特征在于，屈曲欧拉杆机构在垂向刚度与二系悬挂(3)叠加后得到准零刚度。
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