本發(fā)明涉及車輛減振技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種適用于高寒環(huán)境的軌道交通用空氣彈簧及車輛減振方法。

背景技術(shù)：

空氣彈簧為利用空氣的可壓縮性而實(shí)現(xiàn)減振作用的一種彈簧裝置。空氣彈簧的減振性能主要受空氣及橡膠的特性影響，而空氣與橡膠都容易受溫度影響，高寒低溫環(huán)境會(huì)導(dǎo)致橡膠彈性降低，進(jìn)而導(dǎo)致空氣彈簧的變形能力下降以致空氣彈簧的垂橫向剛度大幅增大，使得空氣彈簧的減振能力減弱而降低了車輛運(yùn)行的平穩(wěn)性及舒適性，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響列車的正常運(yùn)行。

受低溫環(huán)境影響，橡膠收縮較常溫更大，且隨著長(zhǎng)時(shí)間的承載運(yùn)用，橡膠永久變形增大，容易在空氣彈簧密封配合部位發(fā)生空氣泄露，同時(shí)管路密封在低溫環(huán)境下故障率也會(huì)增大。在低溫高寒環(huán)境下應(yīng)用的空氣彈簧對(duì)無(wú)氣性能要求更高，需能保證列車無(wú)氣狀態(tài)下的安全運(yùn)行，這就要求低溫高寒環(huán)境下空簧泄氣狀態(tài)有較低的垂向剛度及橫向剛度，以確保列車無(wú)氣運(yùn)營(yíng)時(shí)的舒適性及安全性。

軌道交通車輛憑借其運(yùn)載能力強(qiáng)、綜合成本低的優(yōu)勢(shì)在全球范圍內(nèi)有廣泛應(yīng)用?？諝鈴椈蓱{借其承載能力強(qiáng)，自振頻率穩(wěn)定、變形能力強(qiáng)并通過(guò)配合控制裝置可保持車體高度不變等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于干線客車、動(dòng)車組以及城軌地鐵等軌道車輛上。高緯度地區(qū)冬季氣候寒冷，現(xiàn)有的空氣彈簧在該高寒地區(qū)應(yīng)用時(shí)存在充氣垂橫向剛度大幅增加、無(wú)氣垂橫向剛度增加過(guò)大的缺陷，使得現(xiàn)有空氣彈簧在高寒地區(qū)運(yùn)用時(shí)會(huì)出現(xiàn)減振效果降低、列車舒適性降低、無(wú)氣運(yùn)行舒適性及安全性差等問(wèn)題。

目前在國(guó)內(nèi)軌道交通車輛上應(yīng)用的空氣彈簧主要有三種結(jié)構(gòu)形式：一種是小曲囊式氣囊配合疊層彈簧的結(jié)構(gòu)，一種是大曲囊式氣囊配合錐形彈簧的結(jié)構(gòu)，還有一種是大曲囊式氣囊配合錐形彈簧及疊層彈簧的組合結(jié)構(gòu)。大曲囊式氣囊具有較大的內(nèi)容積，能提供較小的垂向和橫向剛度，并且位移能力強(qiáng)，低溫環(huán)境對(duì)其的性能影響較小曲囊式氣囊稍小。疊層彈簧的垂向剛度較大，無(wú)法保證較好的無(wú)氣運(yùn)行舒適性及安全性；錐形彈簧垂向剛度非線性高，載荷小時(shí)垂向剛度小，載荷大時(shí)垂向剛度大，該種輔助彈簧結(jié)構(gòu)橫向剛度大，不能提供橫向位移，也無(wú)法保證較好的無(wú)氣運(yùn)行舒適性及安全性；錐形彈簧及疊層彈簧的組合簧能夠提供較低的垂向剛度和橫向剛度，但錐形彈簧和疊層彈簧的每層橡膠厚度較薄，低溫環(huán)境下錐形彈簧和疊層彈簧的垂橫向剛度增大明顯，也無(wú)法適應(yīng)低溫環(huán)境下無(wú)氣運(yùn)營(yíng)的舒適性及安全性要求。

申請(qǐng)?zhí)枮?01420499038.3的中國(guó)實(shí)用新型專利公開(kāi)了一種高寒動(dòng)車組用空氣彈簧，包括膠囊、上蓋、扣環(huán)、下座和輔助橡膠彈簧，所述扣環(huán)設(shè)置在上蓋的下表面，所述扣環(huán)的圓周內(nèi)側(cè)設(shè)有卡口，所述膠囊的上子口嵌裝于扣環(huán)的卡口內(nèi)。所述膠囊的下子口嵌裝于下座的圓周外端，所述輔助橡膠彈簧設(shè)置在下座的下側(cè)。所述上蓋上設(shè)有進(jìn)氣口，所述膠囊上子口的上表面設(shè)有密封筋，所述密封筋為圓環(huán)形的凸起結(jié)構(gòu)。下子口與下座之間的配合面為傾斜角度為50-80°的斜面。以上現(xiàn)有技術(shù)，不能在充氣狀態(tài)提供較低的垂橫向剛度以及較大的水平位移和在無(wú)氣狀態(tài)下提供較低的垂向剛度的同時(shí)提供較小的橫向剛度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種適用于高寒環(huán)境的軌道交通用空氣彈簧及車輛減振方法，在充氣狀態(tài)能提供較低的垂橫向剛度以及較大的水平位移，在無(wú)氣狀態(tài)下，能提供較低的垂向剛度，同時(shí)提供較小的橫向剛度；在低溫高寒環(huán)境下，空氣彈簧也可以提供較小的有氣及無(wú)氣垂橫向剛度，能夠滿足低于-35℃的高寒低溫環(huán)境下的運(yùn)用要求。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種適用于高寒環(huán)境的軌道交通用空氣彈簧，包括上蓋板、耐磨板、限位壓板、氣囊；所述氣囊包括上子口和下子口，氣囊的上子口與上蓋板密封連接，耐磨板設(shè)置在氣囊下面，限位壓板設(shè)置在耐磨板下面；所述適用于高寒環(huán)境的軌道交通用空氣彈簧還包括應(yīng)急彈簧、沙漏彈簧；所述氣囊下子口與沙漏彈簧密封連接，應(yīng)急彈簧設(shè)置在耐磨板與沙漏彈簧之間。

所述上蓋板下表面設(shè)有扣環(huán)，氣囊的上子口通過(guò)螺釘一、扣環(huán)與上蓋板密封緊固連接。

所述沙漏彈簧由沙漏彈簧頂板、沙漏彈簧橡膠、沙漏彈簧底板硫化而成，所述沙漏彈簧頂板位于沙漏彈簧橡膠上面，沙漏彈簧底板位于沙漏彈簧橡膠下面；限位壓板位于沙漏彈簧上面，限位壓板通過(guò)螺釘四與沙漏彈簧頂板固定連接；氣囊下子口采用自密封的方式與沙漏彈簧頂板進(jìn)行密封。

所述應(yīng)急彈簧由應(yīng)急彈簧頂板、應(yīng)急彈簧橡膠、應(yīng)急彈簧底板硫化而成，所述應(yīng)急彈簧頂板位于應(yīng)急彈簧橡膠上面，應(yīng)急彈簧底板位于應(yīng)急彈簧橡膠下面；應(yīng)急彈簧底板與沙漏彈簧頂板通過(guò)螺釘二固定連接，耐磨板位于應(yīng)急彈簧頂板上面，耐磨板與應(yīng)急彈簧頂板通過(guò)螺釘三連接，限位壓板通過(guò)螺釘四與沙漏彈簧頂板連接且與應(yīng)急彈簧頂板貼合接觸。

所述的適用于高寒環(huán)境的軌道交通用空氣彈簧還包括設(shè)置在沙漏彈簧下面的底座；所述底座與沙漏彈簧底板之間通過(guò)螺釘五連接，底座的高度能被調(diào)節(jié)；沙漏彈簧橡膠內(nèi)部為空腔，底座中部設(shè)置有使該空腔與外界相連通的通孔。

所述的適用于高寒環(huán)境的軌道交通用空氣彈簧還包括設(shè)置在上蓋板上表面的橡膠墊。

一種適用于高寒環(huán)境的車輛減振方法，采用大曲囊式氣囊結(jié)構(gòu)配合輔助彈簧并在大曲囊式氣囊結(jié)構(gòu)和輔助彈簧之間設(shè)置應(yīng)急彈簧的方式，組合成空氣彈簧系統(tǒng)進(jìn)行減振；在氣囊充氣狀態(tài)下，空氣彈簧系統(tǒng)的垂向、橫向剛度及垂向、橫向位移由氣囊串聯(lián)沙漏彈簧提供；在氣囊泄氣狀態(tài)下，垂向減振作用由應(yīng)急彈簧串聯(lián)沙漏彈簧實(shí)現(xiàn)。

所述的適用于高寒環(huán)境的車輛減振方法，采用上述的適用于高寒環(huán)境的軌道交通用空氣彈簧進(jìn)行減振；輔助彈簧采用沙漏彈簧；

在氣囊泄氣狀態(tài)下，當(dāng)垂向載荷增大至預(yù)定值時(shí)，耐磨板與限位壓板達(dá)到同一水平高度，限位壓板開(kāi)始起到垂向止擋的作用，載荷繼續(xù)增大的垂向位移僅由沙漏彈簧提供；由于限位壓板的橫向限制，應(yīng)急彈簧不參與提供橫向減振作用及橫向位移，氣囊泄氣狀態(tài)下的橫向減振作用及橫向位移僅由沙漏彈簧提供。

通過(guò)調(diào)整底座高度來(lái)調(diào)節(jié)控制沙漏彈簧的垂向向下位移量。

本發(fā)明是一種能適用于低溫高寒環(huán)境的軌道交通車輛用空氣彈簧，本發(fā)明提出的新型空氣彈簧結(jié)構(gòu)形式，采用大曲囊式氣囊配合沙漏彈簧的空氣彈簧結(jié)構(gòu)形式，沙漏彈簧橡膠層較厚、自由型面長(zhǎng)，能提供較小的充氣垂橫向剛度以及較大的水平位移，該結(jié)構(gòu)形式也能降低充氣狀態(tài)下低溫環(huán)境對(duì)氣囊及輔助簧的性能影響。同時(shí)在空氣彈簧內(nèi)部設(shè)置帶垂向預(yù)加載的應(yīng)急彈簧，以降低空氣彈簧無(wú)氣垂向剛度并保證無(wú)氣橫向剛度，有利于改善列車無(wú)氣運(yùn)行的舒適性及安全性，能夠滿足溫度低于-35℃的高寒低溫環(huán)境下的運(yùn)用要求。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下：1.能提供較小的充氣及無(wú)氣垂橫向剛度和較大的橫向位移，能滿足-50℃高寒低溫環(huán)境下有氣及無(wú)氣運(yùn)行的舒適性及安全性要求；2.空氣彈簧系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝空間靈活可調(diào)；3.系統(tǒng)變位能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好；4.車輛運(yùn)行舒適性及安全性高。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明適用于高寒環(huán)境的軌道交通用空氣彈簧的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：橡膠墊1、上蓋板2、扣環(huán)3、耐磨板4、應(yīng)急彈簧5、氣囊6、沙漏彈簧7、底座8、限位壓板9、沙漏彈簧頂板10、沙漏彈簧橡膠11、沙漏彈簧底板12、應(yīng)急彈簧頂板13、應(yīng)急彈簧橡膠14、應(yīng)急彈簧底板15、螺釘一16、螺釘二17、螺釘三18、螺釘四19、螺釘五20。

具體實(shí)施方式

圖1非限制性地給出了本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的示意圖，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。

由圖1可見(jiàn)，本發(fā)明為一種內(nèi)部帶應(yīng)急彈簧的大曲囊式氣囊結(jié)構(gòu)配合輔助彈簧（采用沙漏彈簧）的空氣彈簧結(jié)構(gòu)，主要由橡膠墊1、上蓋板2、扣環(huán)3、耐磨板4；應(yīng)急彈簧5、氣囊6、沙漏彈簧7、底座8；以及限位壓板9組成空氣彈簧系統(tǒng)（即適用于高寒環(huán)境的軌道交通用空氣彈簧）。其中沙漏彈簧7由沙漏彈簧頂板10、沙漏彈簧橡膠11、沙漏彈簧底板12硫化而成，應(yīng)急彈簧5由應(yīng)急彈簧頂板13、應(yīng)急彈簧橡膠14、應(yīng)急彈簧底板15硫化而成。

氣囊6的上子口通過(guò)扣環(huán)及16～24個(gè)螺釘一16與上蓋板緊固密封連接，氣囊6下子口采用自密封的方式與沙漏彈簧頂板10進(jìn)行密封。應(yīng)急彈簧5設(shè)置在空氣彈簧系統(tǒng)內(nèi)部，應(yīng)急彈簧底板15與沙漏彈簧頂板10之間通過(guò)螺釘二17連接，應(yīng)急彈簧頂板13為耐磨板4提供安裝接口，耐磨板4與應(yīng)急彈簧頂板13間通過(guò)螺釘三18連接。限位壓板9位于沙漏彈簧7上面，其與沙漏彈簧頂板10通過(guò)螺釘四19連接的同時(shí)與應(yīng)急彈簧頂板13接觸，使應(yīng)急彈簧5始終處于受壓縮狀態(tài)。上蓋板2上表面設(shè)置橡膠墊1，上蓋板2配合橡膠墊1與車輛車體（圖中未表示）相連接。底座8設(shè)置在沙漏彈簧7下面，底座與沙漏彈簧底板之間通過(guò)螺釘五20相連，底座8和車輛轉(zhuǎn)向架（圖中未表示）相連。

空氣彈簧系統(tǒng)在充氣狀態(tài)下，由氣囊6和沙漏彈簧7串聯(lián)共同實(shí)現(xiàn)垂向及橫向減振作用并提供垂向、橫向位移；在泄氣狀態(tài)下，上蓋板2與耐磨板4接觸，將垂向載荷通過(guò)耐磨板4傳遞至應(yīng)急彈簧5進(jìn)而再傳遞至沙漏彈簧7，即應(yīng)急彈簧5與沙漏彈簧7共同承擔(dān)無(wú)氣垂向減振作用及位移，但泄氣狀態(tài)下橫向作用由于限位壓板9的限制，橫向載荷將通過(guò)應(yīng)急彈簧頂板13傳遞至限位壓板9進(jìn)而傳遞至沙漏彈簧7，即泄氣狀態(tài)下將僅有沙漏彈簧7承擔(dān)橫向減振作用及位移。

本發(fā)明中氣囊結(jié)構(gòu)采用大曲囊式氣囊結(jié)構(gòu)形式，輔助彈簧采用沙漏彈簧結(jié)構(gòu)形式，能提供較小的常溫及低溫充氣垂橫向剛度并有較大的水平位移能力。適用于高寒環(huán)境的軌道交通用空氣彈簧內(nèi)部設(shè)置帶垂向預(yù)加載的應(yīng)急彈簧，限位壓板9與應(yīng)急彈簧頂板13貼合并使應(yīng)急彈簧5始終處于受壓縮狀態(tài)。在充氣狀態(tài)下，空氣彈簧系統(tǒng)的垂橫向剛度及垂橫向位移由氣囊6串聯(lián)沙漏彈簧7提供，應(yīng)急彈簧5不提供垂橫向作用。在泄氣狀態(tài)下，應(yīng)急彈簧5發(fā)揮垂向減振作用，即無(wú)氣垂向減振作用由應(yīng)急彈簧5串聯(lián)沙漏彈簧7實(shí)現(xiàn)，應(yīng)急彈簧5能方便沙漏彈簧7為調(diào)試空氣彈簧系統(tǒng)的垂橫向剛度而調(diào)整沙漏彈簧7的垂橫向剛度，能使沙漏彈簧7在一定程度上不受空氣彈簧系統(tǒng)泄氣垂橫向剛度技術(shù)要求的限制。在泄氣狀態(tài)下，應(yīng)急彈簧5由于限位壓板9的垂向限制，當(dāng)垂向載荷增大至一定程度時(shí)，耐磨板4與限位壓板9達(dá)到同一水平高度，限位壓板9開(kāi)始起到垂向止擋的作用，載荷繼續(xù)增大的垂向位移將僅由沙漏彈簧7提供，這從一定程度上避免了車輛的垂向高度下降量過(guò)大。在泄氣狀態(tài)下，應(yīng)急彈簧5由于限位壓板9的橫向限制，應(yīng)急彈簧5不參與提供橫向作用，無(wú)氣橫向作用僅由沙漏彈簧7提供。

上蓋板2上方設(shè)置橡膠墊1，以提升空氣彈簧系統(tǒng)的氣密性。在沙漏彈簧7下方設(shè)置底座8，底座8與沙漏彈簧底板12之間通過(guò)螺釘五20連接，不同車輛如所需的空氣彈簧安裝空間高度要求不同則可以通過(guò)調(diào)整底座8高度來(lái)實(shí)現(xiàn)?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)整底座8中間部位的凸出高度以調(diào)節(jié)控制沙漏彈簧7的垂向向下位移量，以起到限制車體無(wú)氣最大下沉量的作用。底座8中部設(shè)置通孔，以便于沙漏彈簧7橡膠空腔體積變化時(shí)的空氣流通排出。

上述結(jié)構(gòu)中，也可以取消橡膠墊、取消底座或者將底座設(shè)計(jì)成平板結(jié)構(gòu)。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。