一种可实现泄气准零刚度的轨道交通车辆用空气弹簧系统技术方案

本实用新型专利技术提出一种可实现泄气准零刚度的轨道交通车辆用空气弹簧系统，包括上盖板、气囊、内金属压套、辅助弹簧、外金属套、底座和负刚度装置，所述外金属套安装在底座上，所述内金属压套套装在外金属套内并与外金属套内壁形成间隙，所述辅助弹簧设置在间隙内，所述负刚度装置安装在内金属压套内，所述内金属压套压于辅助弹簧和负刚度装置顶部，并与负刚度装置紧固在一起。本实用新型专利技术可避免无气状态时，车体下降过程中产生刚性碰撞接触，并降低了车辆无气时的垂向刚度值，提供垂向准零刚度，起到良好的低频隔振效果，提高了车辆在无气时的运行稳定性和乘客乘坐舒适性，结构简单、紧凑，可节省安装空间。

【技术实现步骤摘要】
一种可实现泄气准零刚度的轨道交通车辆用空气弹簧系统
本技术主要涉及缓冲减振技术，尤其涉及一种可实现泄气准零刚度的轨道交通车辆用空气弹簧系统。
技术介绍
现在应用于轨道车辆的空气弹簧需要承担的车辆载荷越来越大，气囊选用大曲囊式气囊，可以通过增大辅助气室的空间降低空气弹簧系统充气时的刚度值。但无气时需要辅助弹簧提供垂向刚度，保证车辆正常运营。但是有些车辆空载特别大，在保证充气系统刚度前提下，泄气重载时要求辅助弹簧提供很小的垂向刚度。目前常用的辅助弹簧多为橡胶簧，主要有沙漏簧、锥形簧和层状弹簧，三种橡胶弹簧的垂向刚度相较空气弹簧充气时气囊的刚度至少大一个数量级，因此空气弹簧在无气运营时橡胶弹簧提供垂向刚度值较大，车辆需要将至很低的速度进行运营才能保证稳定性；而单纯的橡胶弹簧以及目前其他结构形式的辅助弹簧难以实现非常低的垂向刚度值，同时单独的辅助弹簧自振频率较整体空气弹簧，隔振频率范围变窄，基本无法隔掉低于3Hz以下的振动频率，较充气状态时隔振效果下降许多，这将引起车辆动力学性能降低。因此，如何在保证空气弹簧充气和泄气下产品稳定、安全的前提下，降低空气弹簧泄气时的垂向刚度，提高泄气运营安全性和乘坐舒适性，是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可实现泄气重载、垂向刚度底、乘坐舒适性和运行稳定性高的空气弹簧系统。本技术的具体技术方案如下：一种可实现泄气准零刚度的轨道交通车辆用空气弹簧系统，包括上盖板、气囊、内金属压套、辅助弹簧、外金属套、底座和负刚度装置，所述外金属套安装在底座上，所述内金属压套套装在外金属套内并与外金属套内壁形成间隙，所述辅助弹簧设置在间隙内，所述负刚度装置安装在内金属压套内，所述内金属压套压于辅助弹簧和负刚度装置顶部，并与负刚度装置紧固在一起；所述气囊的上子口与上盖板连接且密封，下子口与外金属套连接且密封。进一步地，所述负刚度装置包括与内金属压套紧固连接的负刚度传递装置，安装于底座上的负刚度装置外套，以及布置于外套内的电磁装置。进一步地，所述内金属压套处于自由状态时，其顶板的下端面与辅助弹簧顶部之间存在间隙H2，与外金属套之间存在间隙H3，其底部与底座之间存在间隙H1。进一步地，所述内金属套与外金属套在结构上可形成垂向硬止挡。进一步地，所述内金属压套的顶部设有磨耗板；所述内金属压套、负刚度传递装置与磨耗板通过紧固件固定在一起。进一步地，充气状态下，所述上盖板与磨耗板以及内金属压套之间存在一定间隙。进一步地，所述外金属套与底座之间安装有密封圈。进一步地，所述上盖板的外周面底部设有扣环；所述气囊一端与扣环扣接。本技术提供的空气弹簧在泄气工作时，可由辅助弹簧与负刚度装置这一对并联的组合进行负载，一方面可避免无气状态时，车体下降过程中产生刚性碰撞接触，另一方面降低了车辆在空气弹簧无气时的垂向刚度值，提供垂向准零刚度，隔振频率可以降低至与气囊充气状态下隔振频率一致，甚至隔振低于1Hz以下的振动频率，起到良好的低频隔振效果，提高了车辆在无气时的运行稳定性和乘客乘坐舒适性。附图说明图1为本技术所提出的空气弹簧系统的结构示意图；图2为本技术的载荷位移曲线对比图；图3为本技术所提出的空气弹簧系统的结构示意图；图4为负刚度装置结构示意图。具体实施方式下面结合附图以及实施例对本技术作进一步说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本技术的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。实施例1如图1、3所示，本技术提出一种可实现泄气准零刚度的轨道交通车辆用空气弹簧系统，其主体结构包括上盖板1、气囊3、内金属压套5、辅助弹簧、外金属套7、底座9和负刚度装置10，本实施例中辅助弹簧选择橡胶弹簧6。其中外金属套7通过紧固螺钉13安装在底座9上，外金属套4与底座9之间安装有密封圈；内金属压套5套装在外金属套7内并与外金属套7内壁形成间隙，橡胶弹簧6设置在间隙内，橡胶弹簧6包括依次硫化连接的橡胶弹簧顶板6a、中间橡胶层6b、金属隔板6c和橡胶弹簧底板6d；橡胶弹簧底板6d与底座9通过紧固件连接在一起；负刚度装置10安装在内金属压套5内，内金属压套5压于橡胶弹簧6和负刚度装置10顶部，并与负刚度装置向上伸出的负刚度传递装置以及磨耗板4用螺钉紧固在一起，上盖板1和扣环2通过螺钉紧固方式对气囊2的上子口圆周形成紧固密封，气囊2下子口与外金属套4的外周连接，实现密封。负刚度装置包括与内金属压套通过紧固螺钉15连接的负刚度传递装置，通过紧固螺钉11安装于底座上的负刚度装置外套，以及布置于外套内的电磁装置；内金属压套的顶部设有磨耗板，内金属压套、负刚度传递装置与磨耗板通过紧固螺钉15固定在一起；当内金属压套处于自由状态时，其顶板的下端面与橡胶弹簧顶部之间存在间隙H2，与外金属套存在间隙H3，而其底部与底座之间存在间隙H1；当内金属压套的下降高度达到H3时，内金属压套与外金属压套在结构上可形成垂向硬止挡。本技术的具体工作方式如下：当空气弹簧处于充气状态时，上盖板1与磨耗板4以及内金属压套5之间存在一定间隙，即仅由空气弹簧对车体进行承载，橡胶弹簧6和负刚度装置10均不产生任何作用，产品的性能由气囊2的变形完成；而当空气弹簧处于无气状态时，气囊2不再起作用，此时车体压着上盖板1与磨耗板4接触，在车体重力作用下内金属压套5下移与辅助弹簧(即橡胶弹簧和负刚度装置)接触，此时由橡胶弹簧6和负刚度装置10共同承载车体重力，负刚度装置10与橡胶弹簧6呈现并联状态，具体而言，负刚度装置10承压到一定载荷后内金属压套5与橡胶弹簧6接触，此时橡胶弹簧才进行工作，橡胶弹簧6的正向刚度与负刚度装置10提供的负刚度值并联组合后会出现一个准零刚度区间。如图2所示，空气弹簧系统无气时载荷位移曲线由单独橡胶弹簧载荷位移曲线与单独负刚度装置载荷位移曲线共同影响，单独橡胶弹簧载荷位移曲线呈线型变化，即橡胶弹簧的刚度不发生变化，而单独负刚度装置载荷位移曲线呈波浪形变化，即负刚度装置下移至一定位置后将提供负刚度，空气弹簧系统无气时载荷位移曲线在X0附近具有准零刚度区间。上述结构一方面可避免无气状态时，车体下降过程中产生刚性碰撞接触；另一方面降低了车辆无气时的垂向刚度值，提供垂向准零刚度，隔振频率可以降低至与气囊充气状态下隔振频率一致，甚至隔振低于1Hz以下的振动频率，起到良好的低频隔振效果，提高了车辆在无气时的运行稳定性和乘客乘坐舒适性；同时该结构简单、紧凑，可节省安装空间。另外，本技术内金属压套5的顶部设有磨耗板4，该磨耗板4主要是在车辆无气时利用横向摩擦力提供车辆过弯道时的横向力和提供直线行驶时所需的纵向力等，同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可实现泄气准零刚度的轨道交通车辆用空气弹簧系统，其特征在于，包括上盖板、气囊、内金属压套、辅助弹簧、外金属套、底座和负刚度装置，所述外金属套安装在底座上，所述内金属压套套装在外金属套内并与外金属套内壁形成间隙，所述辅助弹簧设置在间隙内，所述负刚度装置安装在内金属压套内，所述内金属压套压于辅助弹簧和负刚度装置顶部，并与负刚度装置紧固在一起；所述气囊的上子口与上盖板连接且密封，下子口与外金属套连接且密封。/n

【技术特征摘要】
1.一种可实现泄气准零刚度的轨道交通车辆用空气弹簧系统，其特征在于，包括上盖板、气囊、内金属压套、辅助弹簧、外金属套、底座和负刚度装置，所述外金属套安装在底座上，所述内金属压套套装在外金属套内并与外金属套内壁形成间隙，所述辅助弹簧设置在间隙内，所述负刚度装置安装在内金属压套内，所述内金属压套压于辅助弹簧和负刚度装置顶部，并与负刚度装置紧固在一起；所述气囊的上子口与上盖板连接且密封，下子口与外金属套连接且密封。


2.根据权利要求1所述的空气弹簧系统，其特征在于，所述负刚度装置包括与内金属压套紧固连接的负刚度传递装置，安装于底座上的负刚度装置外套，以及布置于外套内的电磁装置。


3.根据权利要求1所述的空气弹簧系统，其特征在于，所述内金属压套处于自由状态时，其顶板的下端面与辅助弹簧顶部之间存...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈清化，曾敏，褚衍廷，王玉辉，邓爱喜，邵卿，初国，王文静，黄昌兵，陈铖，俞雷，
申请(专利权)人：湖南铁路科技职业技术学院，
类型：新型
国别省市：湖南;43