CN200957821Y - 液气缓冲器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种液气缓冲器，它包括：柱塞，柱塞内部设有一气液隔离活塞、阀芯和阀芯限位环；柱塞通孔出口为阴锥面，阀芯具有与柱塞通孔阴锥面相配合的阳锥面，阀芯沿圆周方向均匀地设有若干轴向通孔，阀芯与柱塞通孔相配合形成单向锥阀阻尼结构；缸体，缸体底部固定连接有一阻尼杆，缸体开口内壁凹成一沉孔，缸体沉孔与柱塞之间沿轴向依次设有密封圈、压环、限制环和端盖，柱塞上套设有一行程限制钢丝；柱塞通孔进口处具有一沉孔，柱塞沉孔内设有阻尼环、环形弹性橡胶支撑圈和弹簧挡圈；柱塞顶部连接端盖和前冲板，端盖上设有充气阀。本实用新型液气缓冲器可以满足列车提速、重载及对列车运行纵向品质有较高要求，可以承受较高阻抗力。

Description

液气缓冲器

技术领域

本实用新型涉及一种用于铁路车辆上的液气缓冲器。

背景技术

传统用于铁路车辆上的缓冲器主要为弹簧摩擦式缓冲器。由于受安装空间，车钩移动量等条件的制约，弹簧摩擦式缓冲器要想在现有基础上进一步增加容量非常困难，此外弹簧摩擦式缓冲器往往在缓冲的过程中对冲击能量的吸收比率较低，对于数十节车辆的串联***(可看做数十个质点通过弹簧和阻尼串联起来的弹性***)，当缓冲***的能量吸收率较低(可看做阻尼较小)时，会使列车产生纵向振动，造成车辆间剧烈的冲击。此外摩擦式缓冲器会造成摩擦副间摩擦性能的变化，造成缓冲器的性能不稳定，缓冲器性能衰减较为严重，并且个体间性能差异很大。此类缓冲器还易发生卡滞，弹簧折断，箱体损坏等事故，给列车运行带来隐患。

铁路运输在我国是最主要的运输方式，其在国民经济中起着极为重要的作用，随着我国经济的快速发展，我国传统的铁路运输模式已严重的与国民经济的发展不相适应，成为了制约国民经济发展的“瓶颈”。为解决我国铁路运输与国民经济发展不相适应的状况，铁道部提出中国铁路以提速及重载为目标的跨越式发展战略，近年来我国铁路正以超乎寻常的速度发展，铁路货运在今年列车牵引定数要跨越5000吨，干线货运列车速度要达到120km/h，并且要发展时速达160km/h的货运列车，重载列车牵引定数要达到10000吨，大秦铁路要达到20000吨。车辆单重从84吨跨越到92吨及100吨。列车牵引定数的增加及列车运行速度的提高，需要更大容量性能更为稳定的缓冲器产品，我国原有的铁路车辆用缓冲器已不能适应新的铁路运输要求，亟需开发新的性能有根本改变的铁道车辆用缓冲器，此外随着国民经济的不断发展，需要运输的货物品种越来越多，高精密产品，易碎产品、某些特殊物品对车辆的运行品质要求愈来愈高，这些货物的运输要求车辆配装高性能缓冲器。

另外，机械领域中有一种液气缓冲器，包括：缸体和与缸体相连接的柱塞，缸体底部固定连接有一阻尼杆，柱塞底部与缸体之间形成一缸体液室；柱塞为桶状，柱塞底部具有一与阻尼杆相对应的阻尼孔，柱塞内部设有一隔环将柱塞内腔分隔成一柱塞液室和一气室，柱塞开口处固定连接有一柱塞端盖，柱塞端盖上设有充气阀，柱塞端盖上固定连接有一缓冲器头。使用时，缸体液室和柱塞液室内流满了油液，而气室内充满气体，当缓冲器头受到一个冲击力时，柱塞向缸体内运动，使缸体液室内的油液通过阻尼孔进入柱塞油室，油液流经阻尼孔时所产生的压力损失则使液压能得以消耗，也就使得冲击能得以吸收，达到缓冲减振的目的。而流入柱塞液室的油液通过隔环压缩气室内的气体，被压缩的气体类似于弹簧的作用。缓冲器在完成一次冲击能吸收后，气室内的气体推动隔环使柱塞液室中的油液通过阻尼孔流入缸体液室，柱塞在缸体液室中的油液的推动下重新伸展开，回到受冲击前的位置，以备再次受到冲击。该液气缓冲器采用一级阻尼，能够缓解的阻抗力比较小，而铁道车辆由于其自身重量较重，并且车辆在编组调车时冲击速度较高，需缓解的冲击动能较高，而车辆上供缓冲器压缩的行程相对很短，目前最长的允许行程为83mm，在缓冲过程中所吸收的能量要达到100kJ以上，所以铁道车辆所使用的缓冲器要求阻抗力很高，要达到2500kN，如此高的缓冲阻抗力，如果采用一级阻尼，会造成阻尼处局部温升过高，液气缓冲器所采用的液压介质通常为液压油，其有一个重要指标，即闪点温度，如果阻尼处温度过高超过液压介质的闪点温度，会使液压介质失效造成缓冲器损坏。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种可以满足列车提速、重载及对列车运行纵向品质有较高要求的铁道车辆用液气缓冲器，该液气缓冲器可以承受较高阻抗力。

为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案：一种液气缓冲器，其特征在于，它包括：

柱塞，柱塞底部具有一通孔，柱塞内部设有一气液隔离活塞将柱塞内腔分隔为气腔和第二油腔；柱塞内壁设有位于柱塞底部和气液隔离活塞之间的阀芯和阀芯限位环，阀芯与柱塞内壁之间为滑动配合；柱塞通孔出口为阴锥面，阀芯具有与柱塞通孔阴锥面相配合的阳锥面，阀芯沿圆周方向均匀地设有若干轴向通孔，阀芯与柱塞通孔相配合形成单向锥阀阻尼结构；

套设于柱塞上的液压缸缸体，液压缸缸体底部固定连接有一柱状阻尼杆，柱塞底部与液压缸缸体底部之间形成第一油腔，液压缸缸体开口内壁凹成一沉孔，液压缸缸体沉孔与柱塞之间沿轴向依次设有密封圈、压环、限制环和端盖，端盖通过定位钢丝与缸体固定连接，柱塞上套设有一行程限制钢丝，行程限制钢丝的行程受压环和端盖限制，柱塞与液压缸缸体内壁之间设有导向带，端盖和柱塞之间设有导向带；

柱塞通孔进口处具有一沉孔，柱塞沉孔内设有一具有圆孔的阻尼环，阻尼环与柱塞沉孔侧壁之间设有环形弹性橡胶支撑圈，柱塞沉孔内固定有对阻尼环轴向定位的弹簧挡圈，柱状阻尼杆和阻尼环同心设置形成一环隙阻尼结构；

一固定连接在柱塞顶部的端盖，端盖外侧固定连接有一前冲板，端盖上设有充气阀。

柱塞内壁上设置三组小直径回油通道，回油通道尽头设置弹簧支撑单向回油阀。

缸体和前冲板通过防电蚀导线连接。

阻尼杆为圆柱体或圆锥体或母线是曲线的旋转体。

阀芯由阀体和芯体组成，阀体为环状体，阀体中部具有一通孔，阀芯的轴向通孔位于阀体上，阀体通过其中部的通孔与芯体采用过盈配合相连接，芯体头部外表面为阳锥面，阀体的材料是轻质铝合金，芯体的村料为调质钢。

芯体头部设有一沉孔，使芯体成一帽体状。

轴向通孔的数量为4-8个。

芯体材料为42MnMoV或42CrMo或42SiMn。

柱塞和端盖之间设有防尘圈。

本实用新型的优点是：

1、本实用新型液气缓冲器，由于采用以上设计方案，当前冲板受到指向缓冲器的冲击力时，前冲板连同柱塞向缓冲器缸体内运动，第一油腔中的液压油受到压缩压力升高，第一油腔中的高压油流过柱塞底部安装的阻尼环与安装在缸体底部的阻尼杆形成的环隙进入柱塞底部通孔，流入柱塞底部通孔的高压油推动阀芯使阀芯靠住阀芯限位环，从而在柱塞通孔与阀芯之间形成侧向环隙，高压液压油从阀芯与柱塞通孔间形成的侧向环隙再通过阀芯的轴向通孔，即经两次变向流入第二油腔，液压油流入第二油腔后推动气液隔离活塞压缩气腔。在这一过程中液压油经两次变向都会在进油侧与流出侧形成压力差从而使第一油腔中的液压油压强高于气腔中的气体压强，当冲击完成后缓冲器气腔中被压缩的气体推动气液隔离活塞压缩第二油腔中的液压油，第二油腔中的液压油进而推动阀芯关闭柱塞底部通孔，第二油腔中的液压油经细长孔回油通道打开回油单向阀流回第一油腔。细长的柱状回油通道会对回流的液压油产生阻尼，并且回油单向阀也需要在其两侧产生压力差才能打开，这样就保证了流回第一油腔的液压油具有很低的压强，从而防止缓冲器的反向冲击。

2、本实用新型液气缓冲器，其具有单向锥阀阻尼结构和环隙阻尼结构，即采用了两级阻尼，通过两级阻尼的串联，使阻抗力分布于两处，以有效的降低阻尼处因阻抗力过高(阻尼处进口与出口间压强差过大)导致局部温升过高，防止液压介质变质，防止阻抗过大产生液压振动而导致部件损坏的危险。并且缓冲器不会发生因车辆间冲击速度过高而被压死失去缓冲功能的情况。当缓冲器温度升高液压介质粘度下降而导致节流阻抗下降时，气腔中气体压强会升高对下降的阻抗进行补偿，保证缓冲器阻抗力的一致性，在压缩过程中设置两组节流及气体压缩吸储能量，使温升由三处产生保证了缓冲器温升的一致性，便于缓冲器的散热，并且三处阻抗也防止了一处阻抗局部阻抗力过大造成部件损坏，回油阻尼有效防止了缓冲器回弹力过大给车辆带来冲击及由此带来的列车纵向振动，环绕钢丝限位使缓冲器缸体与柱塞间的限位简单可靠并且易于加工，并为缓冲器缸体提供尽可能大的可利用空间，防止空间过小，缓冲器缸体或柱塞内部直径过小造成的压力过高。此实用新型适用于各种铁道车辆也适用于电梯、地铁站端、铁路车站站端、起重吊车、码头等各种需要缓解冲击的场合。

3、本实用新型液气缓冲器，由于阀芯由阀体和芯体组成，阀体的材料是轻质铝合金，芯体的村料为调质钢，因此整体阀芯既使尺寸体积较大，其重量也不会太大，因此本实用新型液压***用组合式单向锥阀尺寸可以做得较大，可以满足用于缓冲器时缓解较大冲击的要求，并且在竖直方向使用时锥阀也容易打开，反应灵活。并且阀芯中的阀体采用轻质铝合金，与现有技术中的一体式阀芯相比生产成本低。

4、本实用新型液气缓冲器，由于芯体头部设有一沉孔，使芯体成一帽体状。当液压介质通过单向锥阀阻尼结构时，在阀芯芯体的沉孔中改变流动方向，因而芯体的中空帽形结构使锥阀阀芯具有扰流作用，使液压介质的流动更加紊乱，而紊乱的流动在流体流动中使液压介质压强下降，这样一种设计与现有技术中的单赂锥阀相比，可在需要液压介质流过单向锥阀阻尼结构产生同样的压降的情况下，使锥阀开口开度增加，开口开度增加可降低锥阀的磨损，延长液压部件使用寿命。

5、本实用新型液气缓冲器，其中柱塞通孔进口处具有一沉孔，柱塞沉孔内设有一具有圆孔的阻尼环，阻尼环与柱塞沉孔侧壁之间设有环形弹性橡胶支撑圈，柱塞沉孔内固定有对阻尼环轴向定位的弹簧挡圈，柱状阻尼杆和阻尼环同心设置形成一环隙阻尼结构；阻尼环在柱塞沉孔内沿径向可移动，当阻尼环与阻尼杆间缝隙不均匀时，流过环形缝隙的液压介质沿环形缝隙周长的流速就会产生差异，根据流体力学原理，环形缝隙处的压强就会产生差异，从而使阻尼环在直径方向受力不均，阻尼环产生移动，自动调整环形缝隙值，使环形缝隙趋于均匀，从而保证环形缝隙阻尼结构与设计的一致性。

6、本实用新型液气缓冲器，其中阻尼环与柱塞之间是可拆卸方式连接，柱塞可采用价格较低的材料及简单的加工方法，阻尼环采用耐磨和耐高温的材料，当阻尼环坏了时只需更换阻尼环即可，无需将柱塞更换掉，从而降低了本实用新型的制作成本和使用成本。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图

图2为图1中A部放大示意图

图3为本实用新型中阀芯结构示意图

图4为图3的右视结构示意图

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4所示，本实用新型一种液气缓冲器，其特征在于，它包括：

柱塞20，柱塞20底部具有一通孔1，柱塞20内部设有一气液隔离活塞14将柱塞20内腔分隔为气腔27和第二油腔29；柱塞20内壁设有位于柱塞20底部和气液隔离活塞14之间的阀芯2和阀芯限位环3，阀芯2与柱塞20内壁之间为滑动配合；柱塞通孔1出口为阴锥面，阀芯2具有与柱塞通孔1阴锥面相配合的阳锥面，阀芯2沿圆周方向均匀地设有若干轴向通孔31，阀芯2与柱塞通孔1相配合形成单向锥阀阻尼结构；气液隔离活塞14采用轻质材料鎂铝合金以提高其反应灵敏性。

套设于柱塞20上的液压缸缸体5，液压缸缸体5底部固定连接有一柱状阻尼杆4，柱塞20底部与液压缸缸体5底部之间形成第一油腔32，液压缸缸体5开口内壁凹成一沉孔，液压缸缸体5沉孔与柱塞20之间沿轴向依次设有密封圈12、压环13、限制环15和端盖18，端盖18通过定位钢丝17与缸体5固定连接，压环13对缸体和柱塞20间的密封圈12起限位作用，柱塞20上套设有一行程限制钢丝28，行程限制钢丝28的行程受压环13和端盖18限制，进一步限定柱塞相对缸体的相对行程，端盖18保证缸体内密封圈12、压环13和限制环15的定位及对柱塞的限位，柱塞20与液压缸缸体5内壁之间设有导向带9，端盖18和柱塞20之间设有导向带16；导向带可防止相对移动的刚性接触；

柱塞通孔1进口处具有一沉孔，柱塞沉孔内设有一具有圆孔的阻尼环6，阻尼环6与柱塞沉孔侧壁之间设有环形弹性橡胶支撑圈8，柱塞沉孔内固定有对阻尼环6轴向定位的弹簧挡圈21，柱状阻尼杆4和阻尼环6同心设置形成一环隙阻尼结构；

一固定连接在柱塞20顶部的端盖26，端盖26外侧固定连接有一前冲板23，端盖26上设有用于向气腔内充气并防止气体泄漏的充气阀25。

柱塞20内壁上设置三组小直径回油通道30，回油通道30尽头设置弹簧支撑单向回油阀7。

缸体5和前冲板23通过防电蚀导线24连接，以防止柱塞与缸体间存在静电时造成柱塞局部尖端放电导致缓冲器电蚀。

阻尼杆4为圆柱体或圆锥体或母线是曲线的旋转体。

阀芯2由阀体10和芯体22组成，阀体10为环状体，阀体10中部具有一通孔，阀芯的轴向通孔31位于阀体10上，阀体10通过其中部的通孔与芯体22采用过盈配合相连接，芯体22头部外表面为阳锥面，阀体10的材料是轻质铝合金，芯体22的村料为调质钢。

芯体22头部设有一沉孔11，使芯体22成一帽体状。

轴向通孔31的数量为4个、5个、6个、7个或8个。

芯体22材料为42MnMoV或42CrMo或42SiMn。

柱塞20和端盖18之间设有防尘圈19，防尘圈19防止灰尘进入缓冲器缸体5同时在柱塞20运动时清除暴露在柱塞外的灰尘。

柱塞20与端盖26之间设有防止气体泄漏的密封圈21和用于端盖和柱塞间定位的定位环。

Claims (9)

1、一种液气缓冲器，其特征在于，它包括：

柱塞(20)，柱塞(20)底部具有一通孔(1)，柱塞(20)内部设有一气液隔离活塞(14)将柱塞(20)内腔分隔为气腔(27)和第二油腔(29)；柱塞(20)内壁设有位于柱塞(20)底部和气液隔离活塞(14)之间的阀芯(2)和阀芯限位环(3)，阀芯(2)与柱塞(20)内壁之间为滑动配合；柱塞通孔(1)出口为阴锥面，阀芯(2)具有与柱塞通孔(1)阴锥面相配合的阳锥面，阀芯(2)沿圆周方向均匀地设有若干轴向通孔(31)，阀芯(2)与柱塞通孔(1)相配合形成单向锥阀阻尼结构；

套设于柱塞(20)上的液压缸缸体(5)，液压缸缸体(5)底部固定连接有一柱状阻尼杆(4)，柱塞(20)底部与液压缸缸体(5)底部之间形成第一油腔(32)，液压缸缸体(5)开口内壁凹成一沉孔，液压缸缸体(5)沉孔与柱塞(20)之间沿轴向依次设有密封圈(12)、压环(13)、限制环(15)和端盖(18)，端盖(18)通过定位钢丝(17)与缸体(5)固定连接，柱塞(20)上套设有一行程限制钢丝(28)，行程限制钢丝(28)的行程受压环(13)和端盖(18)限制，柱塞(20)与液压缸缸体(5)内壁之间设有导向带(9)，端盖(18)和柱塞(20)之间设有导向带(16)；

柱塞通孔(1)进口处具有一沉孔，柱塞沉孔内设有一具有圆孔的阻尼环(6)，阻尼环(6)与柱塞沉孔侧壁之间设有环形弹性橡胶支撑圈(8)，柱塞沉孔内固定有对阻尼环(6)轴向定位的弹簧挡圈(21)，柱状阻尼杆(4)和阻尼环(6)同心设置形成一环隙阻尼结构；

一固定连接在柱塞(20)顶部的端盖(26)，端盖(26)外侧固定连接有一前冲板(23)，端盖(26)上设有充气阀(25)。

2、根据权利要求1所述的液气缓冲器，其特征在于：柱塞(20)内壁上设置三组小直径回油通道(30)，回油通道(30)尽头设置弹簧支撑单向回油阀(7)。

3、根据权利要求1所述的液气缓冲器，其特征在于：缸体(5)和前冲板(23)通过防电蚀导线(24)连接。

4、根据权利要求1或2或3所述的液气缓冲器，其特征在于：阻尼杆(4)为圆柱体或圆锥体或母线是曲线的旋转体。

5、根据权利要求1或2或3所述的液气缓冲器，其特征在于：阀芯(2)由阀体(10)和芯体(22)组成，阀体(10)为环状体，阀体(10)中部具有一通孔，阀芯的轴向通孔(31)位于阀体(10)上，阀体(10)通过其中部的通孔与芯体(22)采用过盈配合相连接，芯体(22)头部外表面为阳锥面，阀体(10)的材料是轻质铝合金，芯体(22)的村料为调质钢。

6、如权利要求5所述的液气缓冲器，其特征在于，芯体(22)头部设有一沉孔(11)，使芯体(22)成一帽体状。

7、如权利要求5所述的液气缓冲器，其特征在于，轴向通孔(31)的数量为4-8个。

8、如权利要求5所述的液气缓冲器，其特征在于，芯体(22)材料为42MnMoV或42CrMo或42SiMn。

9、如权利要求1、或2、或3所述的液气缓冲器，其特征在于，柱塞(20)和端盖(18)之间设有防尘圈(19)。

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