轨道车辆用自适应型导向轮装置及其设计方法与流程

本发明涉及轨道车辆用导向轮装置及其导向轮位置调节方法，属于轨道车辆用导向轮技术领域。

背景技术：

目前磁悬浮列车、空轨车、悬挂车车在运行过程中，车体需要导向轮进行导向前进或者进出站时需要导向轮进行导向防止车辆倾斜。。

传统结构的导向轮装置为避免导向轮受力过大出现卡死现象，导向轮与轨道间一般采用间隙配合，由于施工误差和轮体磨损等情况，会出现间隙不均匀，当间隙过大时，导致车体左右摆动幅度过大或者倾斜的现象；当间隙过小时，导致导向轮摩擦异常，导向轮提前报废。现有导向轮装置中，其摆正速度慢，不容易摆正、经常出现不导向的状况，在车体转弯时，会出现倾斜角度过大而存在危险。

技术实现要素：

本发明提供的轨道车辆用自适应型导向轮装置及其设计方法，避免导向轮因倾斜而偏磨造成变形失效，提高导向轮的导向有效性，并延长导向轮的使用寿命，实现导向轮相对于轨道的自适应，减小导向轮因轨道弯曲、倾斜或车体上升，而受压磨损或倾斜偏磨，导向轮的导向可靠性更高，对车体的倾斜角度进行限位，防止车体过分倾斜，提高行车安全性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

轨道车辆用自适应型导向轮装置，包括与轨道导向配合的导向轮、安装在导向轮上的轮轴、与车体连接的底座和连接在轮轴与底座之间的减振器组件，其特征在于所述的减振器组件的数量为多个且对称设置在轮轴两端，减振器组件倾斜设置，减振器组件随车体的运动而在轮轴和底座之间伸缩和/或摆动以适应运行工况，使导向轮与轨道保持导向配合并支撑轮轴保持沿垂向设置，以阻止导向轮倾斜。

优选的，所述的减振器组件由呈压缩状态的弹簧和装在弹簧两端的铰接座组成，一端铰接座与轮轴铰接，另一端铰接座与底座铰接，弹簧倾斜设置，减振器组件之间形成夹角，共同支撑轮轴沿垂直设置。

优选的，所述的减振器组件的数量为四个，两个减振器组件设置在轮轴的一端，另外两个减振器组件对称设置在轮轴的另一端，每个减振器组件与底座的夹角相同且

减振器组件与底座的夹角初始值小于度，每个减振器组件与轮轴的夹角相同且减振器组件与轮轴的夹角初始值大于度。

优选的，设置在轮轴一端的减振器组件与设置在轮轴另一端的减振器组件之间的初始夹角为α，且设置在轮轴同一端的两个减振器组件之间的初始夹角为β，α≤β，25°≤β≤75°，30°≤α≤60°。

优选的，所述的底座上具有与减振器组件相对应的限位缓冲件，每个减振器组件与一个限位缓冲件相对应，减振器组件与限位缓冲件接触限制减振器组件继续绕与底座的铰接位置向底座摆动靠近。

优选的，所述的轮轴包括与导向轮通过轴承转动配合的轴本体和装在轴本体两端的轴连接件，两个减振器组件与一个轴连接件铰接，另外两个减振器组件与另一个轴连接件铰接，且减振器组件在同一轴连接件上的铰接位置沿导向轮径向隔开分布。

优选的，所述的轴连接件包括与减振器组件连接的连接块和压块，轴本体的端部横截面呈多边形，连接块与压块之间形成与轴本体端部相对应的多边腔，压块固定在连接块上将轴本体的端部压紧在连接块和压块之间，减振器组件铰接在连接块上且在同一连接块上的铰接位置沿径向隔开。

优选的，所述的轴本体呈从中间到两端呈直径逐步减小的阶梯状，由与轴承配合的配合段、设置在配合段两侧且直径小于配合段的轴向限位段和设置轴向限位段外侧且横截面呈多边形的端部段一体成型，轴向限位段靠近配合段的一端具有用于安装轴向限位卡环的环形槽。

以上所述的轨道车辆用自适应型导向轮装置的设计方法，其特征在于：根据轨道车辆运行路线的曲率变化，设计减振器组件的初始刚度，当导向轮与轨道间隙增大，减振器组件可及时伸长推动导向轮与轨道保持导向配合；当导向轮突然收到轨道压缩或者导向轮因为车体转弯收到向心力时，减振器组件可及时压缩，避免造成导向轮因受力过大而损坏；

根据轨道辆辆运行运行过程中车体高度的变化范围，设计减振器组件的初始倾斜角度、初始刚度和在轮轴和底座之间的摆动角度范围，当车体向前且向上移动或向前且向下移动时，通过减振器组件的摆动和各减振器组件的不同变形支撑轮轴保持沿垂向设置，阻止导向轮因倾斜而偏磨。

优选的，“设计减振器组件的初始倾斜角度”是指设计初始夹角α、初始夹角β的值以及减振器组件与限位缓冲件接触时减振器组件与底座的夹角值。

发明的有益效果是：

1.本发明的轨道车辆用自适应导向轮装置，减振器组件的数量为多个且倾斜设置，在车辆运行过程中转弯、上坡、下坡或向上运动时，减振器组件随车体的运动而伸缩和/或摆动以适应运行工况，使导向轮与轨道保持导向配合，提高导向轮的导向可靠性，对车体进行有效支撑，减小车体倾斜，并且通过减振器组件的伸缩和/或摆动支撑轮轴保持沿垂向设置，即支撑导向轮保持沿水平方向设置，以阻止导向轮倾斜，避免导向轮因倾斜而偏磨造成变形失效，提高导向轮的导向有效性，并延长导向轮的使用寿命。

2.减振器组件的数量为四个，两个设置在轮轴的一端，另外两个设置在轮轴的另一端，设置在轮轴两端的减振器组件之间形成夹角，设置在轮轴同一端的两个减振器组件之间也形成夹角，即四个减振器组件在轮轴两端为四个方向，可随车辆运行过程中车体相对于轨道横向和垂向移动，来进行适应性伸缩和/或摆动，以支撑轮轴沿垂直向设置且使导向轮始终可与轨道保护导向配合，实现导向轮相对于轨道的自适应，减小导向轮因轨道弯曲、倾斜或车体上升，而受压磨损或倾斜偏磨，导向轮的导向可靠性更高。

3.当导向轮与轨道间隙增大，减振器组件可及时伸长推动导向轮与轨道保持导向配合；当导向轮突然收到轨道压缩或者导向轮因为车体转弯收到向心力时，减振器组件可及时压缩，避免造成导向轮因受力过大而损坏；当车体向前且向上移动或向前且向下移动时，通过减振器组件的摆动和各减振器组件的不同变形支撑轮轴保持沿垂向设置，阻止导向轮因倾斜而偏磨；当车体倾斜较大时，减振器组件接触到限位缓冲件通过轨道与导向轮的接触以及减振器组件与限位缓冲件的接触，对车体的倾斜角度进行限位，防止车体过分倾斜，提高行车安全性。

4.限位缓冲件为缓冲结构可以有效的缓冲接触时导向轮与减振器的受力，并且避免导向轮因瞬间冲击受力而冲击轨道产生振动，对整个导向轮装置进行保护，提高结构可靠性；通过对轴本体的阶梯结构的设置，用轴向限位卡环对导向轮进行有效的轴向限位，避免导向轮轴向移动，同时通过对轴本体端部的压紧减小导向轮的径向窜动并且避免轮轴的周向转动，提高整个轮向轮装置的结构可靠性。

附图说明

图1为具体实施方式中轨道车辆用自适应型导向轮装置的侧视图。

图2为轨道车辆用自适应型导向轮装置的主视图。

图3为轴本体的结构示意图。

图4为导向轮向前且向上移动时轨道车辆用自适应型导向轮装置状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图1~4对本发明的实施例做详细说明。

轨道车辆用自适应型导向轮装置，包括与轨道导向配合的导向轮1、安装在导向轮1上的轮轴2、与车体连接的底座3和连接在轮轴2与底座3之间的减振器组件4，其特征在于所述的减振器组件4的数量为多个且对称设置在轮轴2两端，减振器组件4倾斜设置，减振器组件4随车体的运动而在轮轴2和底座3之间伸缩和/或摆动以适应运行工况，使导向轮1与轨道保持导向配合并支撑轮轴2保持沿垂向设置，以阻止导向轮1倾斜。

以上所述的轨道车辆用自适应导向轮装置，减振器组件4的数量为多个且倾斜设置，在车辆运行过程中转弯、上坡、下坡或向上运动时，减振器组件4随车体的运动而伸缩和/或摆动以适应运行工况，使导向轮1与轨道保持导向配合，提高导向轮1的导向可靠性，对车体进行有效支撑，减小车体倾斜，并且通过减振器组件4的伸缩和/或摆动支撑轮轴保持沿垂向设置，即支撑导向轮1保持沿水平方向设置，以阻止导向轮倾斜，避免导向轮1因倾斜而偏磨造成变形失效，提高导向轮的导向有效性，并延长导向轮的使用寿命。

其中，所述的减振器组件4由呈压缩状态的弹簧41和装在弹簧41两端的铰接座42组成，一端铰接座42与轮轴2铰接，另一端铰接座42与底座3铰接，弹簧42倾斜设置，减振器组件4之间形成夹角，共同支撑轮轴2沿垂直设置。减振器组件4一端与底座3铰接，另一端与导轮2铰接，使减振器组件4可相对于轮轴2和底座3均可转动，即减振器组件4可在轮轴2与底座3之间摆动，当车体与轨道之间的水平和垂向距离发生变化，如在车辆转弯时车体相对于轨道发生横向移动、车辆上坡车体突然提升或磁悬浮列车行驶过程中车体上升形成磁悬浮运行时，车体的运动通过减振器组件4带动导向轮1运动，所以减振器组件4在底座3与轮轴2之间发生伸缩或摆动，以适应车体位置的变化，从而使导向轮1不会与轨道间脱离，以保障导向轮的导向可靠性；减振器组件4之间形成夹角，各减振器组件4的设置方向均不相同，从多个方向以不同受力进行摆动或变形以支撑轮轴2，避免轮轴2的偏摆，支撑轴轮2沿垂向设置即支撑导向轮1呈水平设置，通过所述的导向轮装置对车体进行有效支撑，减小车体的倾斜，提高车行安全性。

其中，所述的减振器组件4的数量为四个，两个减振器组件4设置在轮轴2的一端，另外两个减振器组件4对称设置在轮轴2的另一端，每个减振器组件4与底座3的夹角相同且减振器组件4与底座3的夹角初始值小于90度，每个减振器组件4与轮轴2的夹角相同且减振器组件4与轮轴2的夹角初始值大于90度。四个减振器组件4在轮轴两端呈四个方向设置，可随车辆运行过程中车体相对于轨道的横向和垂向移动，来进行适应性伸缩和/或摆动，各减振器组件4不同的摆动和伸缩，以支撑轮轴沿垂直向设置且使导向轮始终可与轨道保护导向配合，实现导向轮相对于轨道的自适应，减小导向轮因轨道弯曲、倾斜或车体上升，而受压磨损或倾斜偏磨，导向轮的导向可靠性更高。

其中，设置在轮轴2一端的减振器组件4与设置在轮轴2另一端的减振器组件4之间的初始夹角为α，且设置在轮轴2同一端的两个减振器组件4之间的初始夹角为β，α≤β，25°≤β≤75°，30°≤α≤60°。减振器组件4中弹性41的初始始状态呈压缩状态，设置轮轴同一端的减振器组件4之间的夹角为β，设置在轮轴两端的减振器组件4之间的夹角为α，四个减振器组件4呈四个方向设置，减振器组件4的弹性恢复力分别作用在轮轴上，使导向轮1与轨道弹性接触，轮轴2保持平衡，当导向轮1与轨道间的间隙增大时，通过弹簧41的伸长，推动导向轮1向轨道靠近，与轨道保护导向配合，当导向轮突然收到轨道压缩或者导向轮因为车体转弯收到向心力时，减振器组件4可及时压缩，避免造成导向轮因受力过大而损坏，而且由于转弯时车体属于摆动状态，车体前后与轨道间的横向距离是不等的，铰接在轮轴同一端的两个减振器组件4之间的夹角为β且两个轨道减振器是沿车体前后设置的，通过位于前方的减振器组件4和位于后方的减振器组件4的不同压缩，以及根据车辆转弯时车体角度变化进行不同的摆动，来适应转弯过程中车体的移动，使导向轮不因车体的角度变化而受压磨损或发生倾斜而偏磨；当车体向前且向上移动或向前且向下移动时，通过减振器的摆动和各减振器组件的不同变形支撑轮轴保持沿垂向设置，阻止导向轮因倾斜而偏磨，如图4所述，车辆运行过程中车体上升，使整个所述的导向轮装置承受向前且向上的力，四个减振器组件4中与轮轴2上端铰接的两个减振器组件4中位于前方的减振器组件4的作用力方向正好与车体向前且向上（倾斜向上）的受力方向相同，因此该减振器组件4会压缩，与该减振器组件4作用力方向相反的减振器组件4会伸长，而且各减振器组件4会在轮轴2与底座3之间摆动以适应车体上升的位置变化，使车体向上时，导向轮1不因车体的上升而产生倾斜，以避免导向轮1因倾斜而偏磨，导向轮1的自适应性能更好，可有效抗倾斜磨损，使用寿命更长。α≤β，25°≤β≤75°，30°≤α≤60°决定了减振器组件4在轮轴2与底座3之间的摆动范围，可通过车辆运行路线中车体高度的变化范围进行设计，以满足车辆运行过程中整个导向轮装置的自适应需求。

其中，所述的底座3上具有与减振器组件4相对应的限位缓冲件5，每个减振器组件4与一个限位缓冲件5相对应，减振器组件4与限位缓冲件5接触限制减振器组件4继续绕与底座3的铰接位置向底座3摆动靠近。当车体倾斜较大时，减振器组件4接触到限位缓冲件5通过轨道与导向轮5的接触以及减振器组件4与限位缓冲件5的接触，对车体的倾斜角度进行限位，防止车体过分倾斜，提高行车安全性。限位缓冲件5为缓冲结构可以有效的缓冲接触时导向轮与减振器的受力，并且避免导向轮因瞬间冲击受力而冲击轨道产生振动，对整个导向轮装置进行保护，提高结构可靠性；

其中，所述的轮轴2包括与导向轮1通过轴承转动配合的轴本体21和装在轴本体21两端的轴连接件22，两个减振器组件4与一个轴连接件22铰接，另外两个减振器组件4与另一个轴连接件22铰接，且减振器组件在同一轴连接件22上的铰接位置沿导向轮1径向隔开分布，使铰接在同一轴连接件22上的两个减振器组件4沿车体前后方向隔开一定距离，即使减振器组件4在轮轴2上的铰接位置呈矩形阵列分布，轮轴2受到来自四个方向的倾斜力，四个方向的作用力共同作用使轮轴2呈垂直设置，导向轮1作用在轮轴2的力与四个减振器组件4作用在轮轴2的力使轮轴保持平衡，轮轴2的平衡稳定性更好，在车辆运行过种通过四个减振器件4的变形及摆动来使轮轴2保持平衡，不倾斜，自适应性能更佳。

其中，所述的轴连接件22包括与减振器组件4连接的连接块22.1和压块22.2，轴本体21的端部横截面呈多边形，连接块13.1与压块13.2之间形成与轴本体21端部相对应的多边腔，压块22.2固定在连接块22.1上将轴本体21的端部压紧在连接块22.1和压块22.2之间，减振器组件4铰接在连接块22.1上且在同一连接块22.1上的铰接位置沿径向隔开。通过对轴本体21端部的压紧减小导向轮的径向窜动并且避免轮轴的周向转动，提高整个轮向轮装置的结构可靠性。

其中，所述的轴本体21呈从中间到两端呈直径逐步减小的阶梯状，由与轴承配合的配合段21.1、设置在配合段21.1两侧且直径小于配合段21.1的轴向限位段21.2和设置轴向限位段21.2外侧且横截面呈多边形的端部段21.3一体成型，轴向限位段21.2靠近配合段21.1的一端具有用于安装轴向限位卡环的环形槽21.4。通过对轴本体的阶梯结构的设置，用轴向限位卡环对导向轮进行有效的轴向限位，避免导向轮轴向移动，提高导向轮1与轮轴2的配合结构的可靠性。

本发明还保护以上所述的轨道车辆用自适应型导向轮装置的设计方法，其特征在于：

根据轨道车辆运行路线的曲率变化，设计减振器组件4的初始刚度，即设计减振器组件4中弹簧41的初始压缩量和弹性，以设计减振器组件4的变形能力，当导向轮1与轨道间隙增大，减振器组件4可及时伸长推动导向轮1与轨道保持导向配合；当导向轮突然收到轨道压缩或者导向轮因为车体转弯收到向心力时，减振器组件4可及时压缩，避免造成导向轮1因受力过大而损坏；

根据轨道辆辆运行运行过程中车体高度的变化范围，设计减振器组件4的初始倾斜角度、初始刚度和在轮轴2和底座3之间的摆动角度范围，当车体向前且向上移动或向前且向下移动时，通过减振器组件4的摆动和各减振器组件的不同变形支撑轮轴2保持沿垂向设置，阻止导向轮1因倾斜而偏磨。

以上所述的设计方法根据车辆的线路运行工况到设置上所述的导向轮装置，在车辆运行过程中转弯、上坡、下坡或向上运动时，减振器组件随车体的运动而伸缩和/或摆动以适应运行工况，使导向轮与轨道保持导向配合，提高导向轮的导向可靠性，对车体进行有效支撑，减小车体倾斜，并且通过减振器组件的伸缩和/或摆动支撑轮轴保持沿垂向设置，即支撑导向轮保持沿水平方向设置，以阻止导向轮倾斜，避免导向轮因倾斜而偏磨造成变形失效，提高导向轮的导向有效性，并延长导向轮的使用寿命。当导向轮与轨道间隙增大，减振器组件可及时伸长推动导向轮与轨道保持导向配合；当导向轮突然收到轨道压缩或者导向轮因为车体转弯收到向心力时，减振器组件可及时压缩，避免造成导向轮因受力过大而损坏；当车体向前且向上移动或向前且向下移动时，通过减振器组件的摆动和各减振器组件的不同变形支撑轮轴保持沿垂向设置，阻止导向轮因倾斜而偏磨；当车体倾斜较大时，减振器组件接触到限位缓冲件通过轨道与导向轮的接触以及减振器组件与限位缓冲件的接触，对车体的倾斜角度进行限位，防止车体过分倾斜，提高行车安全性。

其中，“设计减振器组件4的初始倾斜角度”是指设计初始夹角α、初始夹角β的值以及减振器组件4与限位缓冲件5接触时减振器组件4与底座3的夹角值。α≤β，25°≤β≤75°，30°≤α≤60°决定了减振器组件4在轮轴2与底座3之间的摆动范围，可通过车辆运行路线中车体高度的变化范围进行设计，以满足车辆运行过程中整个导向轮装置的自适应需求。当车体倾斜较大时，减振器组件4接触到限位缓冲件5通过轨道与导向轮5的接触以及减振器组件4与限位缓冲件5的接触，对车体的倾斜角度进行限位，防止车体过分倾斜，提高行车安全性。

以上对本发明的实施例的技术方案进行完整描述，需要说明的是所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除