一種磁懸浮車輛走行單元的防滾解耦機(jī)構(gòu)制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種磁懸浮車輛走行單元的防滾解耦機(jī)構(gòu)，目的是減小防滾和解耦之間的相互影響，提高走行單元的防滾能力和解耦能力，提高磁懸浮車輛走行單元的彎道通過(guò)能力。技術(shù)方案是本發(fā)明專利技術(shù)由一根中梁、兩片防滾梁、兩根吊桿和兩套球鉸直線組合軸承或球鉸軸承組成，沿垂直軌道方向布置在走行單元的中間截面上，與兩個(gè)懸浮模塊連成一體，形成“H”形布局。中梁為左右對(duì)稱結(jié)構(gòu)，防滾梁、吊桿、球鉸直線組合軸承的左、右結(jié)構(gòu)均相同且關(guān)于軌道中心面對(duì)稱布置。本發(fā)明專利技術(shù)可降低解耦與防滾之間的相互制約，使走行單元適應(yīng)更高的彎道車速，提高磁懸浮車輛的彎道通過(guò)能力。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種磁懸浮車輛走行單元的防滾解耦機(jī)構(gòu)。
技術(shù)介紹
磁懸浮列車的線路軌道是由兩條具有確定截面和一定相對(duì)位置關(guān)系的F軌組成的空間曲面，線路軌道的中心線是一條空間曲線。磁懸浮軌道的平曲線段(即彎道)通常由兩段緩和曲線和中間的一段圓弧曲線組成，緩和曲線是為了實(shí)現(xiàn)直線與圓弧曲線之間的過(guò)渡。在圓弧曲線上，磁懸浮軌道外軌相對(duì)內(nèi)軌通常設(shè)計(jì)有一定的超高，即軌道截線與水平面之間有一定的橫坡角。橫坡角根據(jù)彎道的設(shè)計(jì)車速確定，彎道車速越高，彎道半徑越小，橫坡角越大。在緩和曲線上，橫坡角從O逐漸過(guò)渡到圓弧曲線上的橫坡角，一個(gè)走行單元跨度下的內(nèi)外軌始終不共面，不共面程度取決于緩和曲線段的橫坡角變化率。橫坡角變化率由緩和曲線的里程與圓弧曲線的橫坡角共同決定。橫坡角變化率越大，緩和曲線越急。 《中山大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)》47卷增刊2中論文“低速城軌磁浮車輛的耦合動(dòng)力學(xué)仿真研究”公布了一種中低速磁懸浮車輛走行單元的三維結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，如圖I所示，目前中低速磁懸浮車輛走行單元的防滾解耦機(jī)構(gòu)由兩片上防滾梁42、兩片下防滾梁43、兩根左吊桿50和兩根右吊桿51組成，連接左懸浮模塊10和右懸浮模塊11形成一個(gè)走行單元。所述的左懸浮模塊10和右懸浮模塊11結(jié)構(gòu)一樣，均由承載托臂12、縱梁13、電磁鐵14、牽引直線電機(jī)15組成，可實(shí)現(xiàn)懸浮、導(dǎo)向、推進(jìn)等功能并支撐車體。左懸浮模塊10的前、后端各安裝了一片上防滾梁42，右懸浮模塊11的前、后端各安裝了一片下防滾梁43，四片防滾梁的外形結(jié)構(gòu)相同，每片防滾梁僅能相對(duì)懸浮模塊繞垂向轉(zhuǎn)動(dòng)。前端的上防滾梁42和下防滾梁43之間通過(guò)前端的左吊桿50和右吊桿51及兩端的球鉸連接，后端的上防滾梁42和下防滾梁43之間通過(guò)后端的左吊桿50和右吊桿51及兩端的球鉸連接。磁懸浮車輛行進(jìn)時(shí)，電磁鐵跟蹤軌道，防滾解耦機(jī)構(gòu)必須能夠允許左右模塊相對(duì)俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)才能適應(yīng)緩和曲線，即防滾解耦機(jī)構(gòu)須具有解耦能力。在一定的走行單元跨度下，緩和曲線橫坡角的變化率決定了對(duì)走行單元解耦能力的要求，緩和曲線越急，對(duì)走行單元的解耦能力要求越高。另一方面，懸浮模塊承載車體重量，有相對(duì)于軌道側(cè)滾的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，懸浮模塊側(cè)滾時(shí)會(huì)改變懸浮模塊與軌道間的最小間隙，側(cè)滾較大時(shí)會(huì)導(dǎo)致懸浮模塊碰撞軌道，造成故障，甚至引發(fā)事故。因此，防滾解耦機(jī)構(gòu)還須具備能夠約束側(cè)滾的能力，即防滾能力。為實(shí)現(xiàn)左、右懸浮模塊相對(duì)俯仰解耦，現(xiàn)有走行單元防滾解耦機(jī)構(gòu)前、后部的上、下防滾梁間的垂向距離都必須改變，垂向距離變化量取決于吊桿的長(zhǎng)度，而吊桿長(zhǎng)度則受限于走行單元的高度。將左、右懸浮模塊之間的俯仰角與吊桿長(zhǎng)度之比定義為解耦率，解耦率表達(dá)了防滾解耦機(jī)構(gòu)產(chǎn)生單位垂向變形能夠?qū)崿F(xiàn)的模塊俯仰角度，反映了防滾解耦機(jī)構(gòu)的解耦能力。顯然，前端防滾梁與后端防滾梁之間的縱向距離越小，解耦率越大。現(xiàn)有防滾解耦機(jī)構(gòu)設(shè)置在懸浮模塊的前、后兩端，它們之間的縱向距離較大，因此在相同的走行單元高度限制下，其俯仰解耦能力較小，進(jìn)而限制了走行單元用于更小的彎道半徑或更快的彎道車速。另一方面，為了約束懸浮模塊繞軌道的側(cè)滾運(yùn)動(dòng)，防滾解耦機(jī)構(gòu)須約束上、下防滾梁之間的垂向距離變化，這與解耦的要求相矛盾。因此，現(xiàn)有走行單元的防滾解耦機(jī)構(gòu)，在設(shè)計(jì)時(shí)需要犧牲部分防滾性能來(lái)實(shí)現(xiàn)解耦，從而造成懸浮模塊存在一定的側(cè)滾角度，這會(huì)減小懸浮模塊與軌道之間的最小間隙。為避免懸浮模塊與軌道發(fā)生碰撞，就需要增大懸浮模塊與軌道間的設(shè)計(jì)間隙。磁懸浮車輛的懸浮和牽引都是通過(guò)懸浮模塊上安裝的電磁鐵和牽弓I直線電機(jī)與軌道間的電磁力來(lái)實(shí)現(xiàn)的，間隙增大會(huì)降低懸浮和牽弓I效率，增大能耗。綜上所述，現(xiàn)有走行單元防滾解耦機(jī)構(gòu)存在以下不足一、現(xiàn)有防滾解耦機(jī)構(gòu)安裝在模塊的前、后兩端，導(dǎo)致其解耦率小；由于受到走行單元高度的限制，其解耦能力有限，進(jìn)而限制了走行單元用于更小的彎道半徑和最高的彎道車速。二、現(xiàn)有防滾解耦機(jī)構(gòu)的防滾能力和解耦能力是相互關(guān)聯(lián)、相互制約的，解耦能力提高會(huì)帶來(lái)防滾能力降低，反之亦然。這導(dǎo)致設(shè)計(jì)時(shí)需要進(jìn)行一定折中，為滿足解耦能力必須犧牲一定的防滾能力而容許模塊有一定側(cè)滾角，進(jìn)而增大模塊與軌道之間的設(shè)計(jì)間隙，降低了懸浮和牽引效率，增大了能耗。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種磁懸浮車輛走行單元的防滾解耦機(jī)構(gòu)，顯著減小防滾和解耦之間的相互影響，提高走行單元的防滾能力和解耦能力，使得走行單元在總體尺寸不變的條件下能適應(yīng)更急的緩和曲線和更高的彎道車速，提高磁懸浮車輛走行單元的彎道通過(guò)能力；并能減小懸浮模塊與軌道之間的設(shè)計(jì)間隙，提高懸浮和牽引效率，降低能耗。本專利技術(shù)的技術(shù)方案是一種磁懸浮車輛走行單元的防滾解耦機(jī)構(gòu)，由一根中梁、兩片防滾梁、兩根吊桿和兩套球鉸軸承或球鉸直線組合軸承組成，沿垂直軌道方向布置在走行單元的中間截面上，與沿軌道方向左、右布置的兩個(gè)懸浮模塊連成一體，形成“H”形布局。兩片防滾梁中的左防滾梁一端與左懸浮模塊在中間截面位置固接，另一端與左吊桿下端通過(guò)球鉸連接；右防滾梁與右懸浮模塊在中間截面位置固接，另一端與右吊桿下端通過(guò)球鉸連接。兩根吊桿的上端再通過(guò)球鉸與中梁連接，中梁與左、右懸浮模塊之間再通過(guò)左、右兩套球鉸直線組合軸承連接(若磁浮軌道修建水平較高可簡(jiǎn)化為球鉸軸承連接)。優(yōu)選地，防滾解耦機(jī)構(gòu)與懸浮模塊的連接采用球鉸直線組合軸承，在球絞位置的橫向設(shè)置直線運(yùn)動(dòng)副和彈性元件，使走行單元可適應(yīng)軌距的變化。所述的球鉸直線組合軸承由球鉸軸承內(nèi)圈、球鉸軸承外圈、滑塊、直線導(dǎo)向滑座、彈性元件、安裝蓋板、球鉸軸承壓緊螺母、球鉸軸承擋圈組成。該軸承允許中梁相對(duì)懸浮模塊沿直線運(yùn)動(dòng)副滑動(dòng)，同時(shí)也允許中梁相對(duì)懸浮模塊繞垂向、橫向和縱向轉(zhuǎn)動(dòng)。整個(gè)防滾解耦機(jī)構(gòu)采用關(guān)于軌道中心面左右對(duì)稱的結(jié)構(gòu)和布置方式以簡(jiǎn)化生產(chǎn)制造，即中梁為左右對(duì)稱結(jié)構(gòu)，防滾梁、吊桿、球鉸軸承或球鉸直線組合軸承的左、右結(jié)構(gòu)均是相同的且關(guān)于軌道中心面對(duì)稱布置。中梁采用繞軌道方向的抗彎剛度盡可能大的結(jié)構(gòu)形式，其抗彎剛度至少應(yīng)滿足車輛在最大載荷下落車時(shí)，懸浮模塊繞軌道的側(cè)滾角不大于設(shè)計(jì)允許值。優(yōu)選地，中梁應(yīng)采用中心線為近似“U”字形的曲梁結(jié)構(gòu)，以提高抗彎剛度。中梁上在吊桿對(duì)應(yīng)位置設(shè)置凹槽，以放置更長(zhǎng)的吊桿，并通過(guò)吊桿約束中梁繞自身軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)。防滾梁采用繞軌道方向的抗彎剛度盡可能大的結(jié)構(gòu)形式，其抗彎剛度至少應(yīng)滿足車輛在最大載荷下落車時(shí)，懸浮模塊繞軌道的側(cè)滾角不大于設(shè)計(jì)允許值。優(yōu)選地，防滾梁采用形如直角三角形的板狀結(jié)構(gòu)，以提高抗彎剛度。吊桿采用軸向剛度盡可能大的剛性桿,其軸向剛度至少應(yīng)滿足車輛在最大載荷下落車時(shí)，懸浮模塊繞軌道的側(cè)滾角不大于設(shè)計(jì)允許值。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有如下有益效果I)本專利技術(shù)通過(guò)防滾梁端部的球鉸、中梁與懸浮模塊連接處的球鉸來(lái)實(shí)現(xiàn)模塊間的俯仰解耦，基本不需要防滾解耦機(jī)構(gòu)產(chǎn)生垂向變形，從而顯著增大了該機(jī)構(gòu)的解耦率，提高了左右懸浮模塊之間的解耦能力，進(jìn)而使整個(gè)走行單元在總體尺寸不變的條件下能夠適應(yīng)更急的緩和曲線和更高的彎道車速，提高了磁懸浮車輛的彎道通過(guò)能力。2)本專利技術(shù)提供的防滾解耦機(jī)構(gòu)安裝在懸浮模塊前后方向的中線位置，在左右懸浮模塊相對(duì)俯仰時(shí)顯著降低了對(duì)所述防滾解耦機(jī)構(gòu)的變形要求，從而顯著降低了解耦與防滾 之間的相互關(guān)聯(lián)和相互制約，避免了防滾能力與解耦能力之間的折中設(shè)計(jì)問(wèn)題。3)本本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種磁懸浮車輛走行單元的防滾解耦機(jī)構(gòu)，其特征在于磁懸浮車輛走行單元的防滾解耦機(jī)構(gòu)由一根中梁（30）、兩片防滾梁、兩根吊桿和兩套球鉸直線組合軸承組成，沿垂直軌道方向布置在走行單元的中間截面上，與沿軌道方向左、右布置兩個(gè)懸浮模塊連成一體，形成“H”形布局；兩片防滾梁中的左防滾梁（40）一端與左懸浮模塊（10）在中間截面位置固接，另一端與左吊桿（50）下端通過(guò)球鉸連接；右防滾梁（41）一端與右懸浮模塊（11）在中間截面位置固接，另一端與右吊桿（51）下端通過(guò)球鉸連接；兩根吊桿上端再通過(guò)球鉸與中梁（30）連接；中梁（30）通過(guò)左球鉸直線組合軸承（60）與左懸浮模塊（10）連接，通過(guò)右球鉸直線組合軸承（61）與右懸浮模塊（11）連接；?中梁（30）為左右對(duì)稱結(jié)構(gòu)，左防滾梁（40）和右防滾梁（41）、左吊桿（50）和右吊桿（51）、左球鉸直線組合軸承（60）和右球鉸直線組合軸承（61）結(jié)構(gòu)相同，且關(guān)于軌道中心面（22）對(duì)稱布置；中梁（30）和左防滾梁（40）和右防滾梁（41）利用走向機(jī)構(gòu)高度方向的空間進(jìn)行布局，中梁（30）采用繞軌道方向的抗彎剛度盡可能大的結(jié)構(gòu)形式，其抗彎剛度至少應(yīng)滿足車輛在最大載荷下落車時(shí)，懸浮模塊繞軌道的側(cè)滾角不大于設(shè)計(jì)允許值；左防滾梁（40）和右防滾梁（41）采用繞軌道方向的抗彎剛度盡可能大的結(jié)構(gòu)形式，其抗彎剛度至少應(yīng)滿足車輛在最大載荷下落車時(shí)，懸浮模塊繞軌道的側(cè)滾角不大于設(shè)計(jì)允許值；左吊桿（50）和右吊桿（51）采用軸向剛度盡可能大的剛性桿，其軸向剛度至少應(yīng)滿足車輛在最大載荷下落車時(shí)，懸浮模塊繞軌道的側(cè)滾角不大于設(shè)計(jì)允許值。...

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉耀宗，鄧文熙，黎利華，龔樸，李杰，張錕，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：