专利名称：一种轨道车辆轮轨增载装置的制作方法
一种轨道车辆轮轨增载装置技术领域
本发明属于轨道交通设备技术领域，尤其是涉及一种轨道车辆轮轨增载装置。
技术背景
传统轨道交通系统大多采用轮轨交通系统，即钢轮钢轨交通系统。其优点在于其优良的自行导向能力和低运行阻力。然而正是钢-钢之间较小的摩擦阻力，使得车辆运行过程中，尤其是爬坡过程中黏着力不够，爬坡困难。现存干线铁路与城市轨道交通坡度一般不超过35%。。而相对而言，轮胎交通系统中所使用的传统胶轮轮胎与轨道面的附着面积大， 黏着系数高，能发挥较大的轮轨粘着力，其附着面积和摩擦系数随正压力的增加而增大。此外，轮胎系统噪声相对低，对线路曲线半径和坡道的适应能力强。但是由于轮胎变形大，承载能力要比相同直径的钢轮小；橡胶的变形滞后效应也较大，造成滚动阻力相应较大，这些也是轮胎式轨道车辆不利的因素。
因此要考虑利用轮胎式轨道车辆黏着力大以及起到一系悬挂作用等优点，需要改善其结构性能，使其爬坡时具有较大的牵引力，平坡时较强的承载能力，长距离下坡时具有较高的运行安全性。发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能大幅提高爬坡能力的轨道车辆轮轨增载装置，旨在改变车辆上下坡及平坡时轮对对钢轨的正向压力， 从而自由改变其牵引力的大小，且使车辆有较高的使用寿命和安全性。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现
一种轨道车辆轮轨增载装置，包括抱轴吊杆、构架、双卷弹簧、电磁铁及其绕组以及绝磁垫片，所述的抱轴吊杆焊接在构架的顶部，所述的构架为中间空心的框式结构，所述的双卷弹簧设在构架的中部，所述的电磁铁及其绕组设在构架的两侧，所述的绝磁垫片设在构架的底部。
双卷弹簧下部设置螺栓，经该螺栓自由调节其长度。
双卷弹簧经电磁铁吸力作用压缩伸长4mm，提供3600N的作用力。
双卷弹簧的弹簧材料采用55Si2Mn或60Si2Mn。
双卷弹簧由外圈弹簧及内圈弹簧嵌套构成，所述的外圈弹簧的直径为16. 00mm，中径为70. OOmm,有效圈数为2. 5，刚度为755N/mm，自由高度为95. OOmm ；所述的内圈弹簧的直径为8. OOmm,中径为35. 00mm，有效圈数为6. 5，刚度为145N/mm，自由高度为96. 00mm。
电磁铁及其绕组采用U型电磁铁并上下对称放置，气隙截面积S = 90*35mm，电流 I = 20A，单边线圈190匝，未通电时，气隙长度4mm，通电时，电磁铁斥力为3. 6KN。
绝磁垫片由铅、铜或巴合金的非磁性材料制成，使绝大部分磁力线都通过电磁铁。
轨道车辆爬坡能力取决于轮对轴重和黏着系数的大小，由于影响黏着系数的因素很多，诸如轮对和钢轨的材质、摩擦系数和走行部动力学性能，因此该增载装置设计着重考虑改变轮对对钢轨的正压力。
与现有技术相比，本发明适用范围较广，使用方便，可通过控制电磁铁通、断电，电流大小进行控制。列车在平坡时，需要的牵引力比在爬坡时小，应适当减小轮对对钢轨的正压力，此时电磁铁处于通电状态，电磁铁励磁吸起，弹簧被压缩使得弹簧压缩量减小，从而减小了轮对对钢轨的正压力和轮胎与轨道面的附着面积减小，同时减小轮轨间摩擦系数， 起到了在平道线路上的减载作用；列车在大坡度上运行时(上坡和下坡)，需要较大的摩擦力来平衡重力分力，并使车辆能在大坡度线路上安全停车，因此应加大轮对对钢轨的正压力，此时电磁铁处于未通电状态，磁铁间无吸力，弹簧由于自身回复力以及底部弹性梁作用恢复至初始给定的预压状态，使得轮对对钢轨的正压力增大，轮胎与轨道面的附着面积增大，同时增加了轮轨间摩擦系数，起到了在坡道线路上的增载作用。使得该轨道车辆可运行坡道由原先的35%。上升至370%。左右。
在车辆出现突然断电等紧急状况时，由于未通电，弹簧将提供最大的轮轨压力，从而使轮轨间摩擦力达到最大，该摩擦力远大于重力分力，保证运行车辆在规定距离停车，同时保证了车辆在坡道上不会滑动，该增载装置利用弹簧与电磁铁的作用关系，装置可自由改变轮对对钢轨的正向压力，从而改变其对牵引力大小的需要，起到很好的增强车辆爬坡能力、在坡道上的稳定以及紧急制动的作用。
图1为本发明的主视结构示意图2为本发明的侧视结构示意图。
图中1为抱轴吊杆、2为构架、3为双卷弹簧、4为电磁铁及其绕组、5为绝磁垫片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
一种轨道车辆轮轨增载装置，其结构如图1-2所示，该增载装置包括抱轴吊杆1、 构架2、双卷弹簧3、电磁铁及其绕组4以及绝磁垫片5，抱轴吊杆1焊接在构架2的顶部，构架2采用中间空心的框式结构，双卷弹簧3设在构架2的中部，电磁铁及其绕组4设在构架 2的两侧，绝磁垫片5设在构架的底部。
其中，构架2和抱轴吊杆1分别采用普通钢结构梁270*120mm，170*120mm，以及弹性梁170*120mm制作，弹性梁与普通钢结构梁通过钢结构侧柱通过焊接连接。
双卷弹簧3下部设置螺栓，经该螺栓自由调节其长度，经电磁铁吸力作用压缩伸长4mm，提供3600N的作用力。双卷弹簧3的弹簧材料采用55Si2Mn或60Si2Mn，由外圈弹簧及内圈弹簧嵌套构成，所述的外圈弹簧的直径为16. OOmm,中径为70. OOmm,有效圈数为2. 5，刚度为755N/mm，自由高度为95. OOmm ；所述的内圈弹簧的直径为8. OOmm,中径为 35. 00mm，有效圈数为6. 5，刚度为145N/mm，自由高度为96. 00mm。
电磁铁及其绕组4采用U型电磁铁并上下对称放置，气隙截面积S = 90*35mm，电流I = 20A，单边线圈190匝，未通电时，气隙长度4mm，通电时，电磁铁斥力为3. 6KN。绝磁垫片5由铅、铜或巴合金的非磁性材料制成，使绝大部分磁力线都通过电磁铁。
列车在平坡时，这种新型结构的增载装置，能适当减小轮胎对钢轨的正压力；在爬坡时，轮胎与轨道面的附着面积增大从而增大了轮对对钢轨的正压力，起到了爬坡时的增载作用；在紧急制动时，可以提供很大的制动力，防止车辆在下坡时由于紧急状况而失控。
权利要求
1.一种轨道车辆轮轨增载装置，其特征在于，该增载装置包括抱轴吊杆(1)、构架O)、 双卷弹簧(3)、电磁铁及其绕组(4)以及绝磁垫片(5)，所述的抱轴吊杆(1)焊接在构架(2) 的顶部，所述的构架O)为中间空心的框式结构，所述的双卷弹簧(3)设在构架O)的中部，所述的电磁铁及其绕组(4)设在构架O)的两侧，所述的绝磁垫片( 设在构架的底部。
2.根据权利要求1所述的一种轨道车辆轮轨增载装置，其特征在于，所述的双卷弹簧 (3)下部设置螺栓，经该螺栓自由调节其长度。
3.根据权利要求1所述的一种轨道车辆轮轨增载装置，其特征在于，所述的双卷弹簧 (3)经电磁铁吸力作用压缩伸长4mm，提供3600N的作用力。
4.根据权利要求1所述的一种轨道车辆轮轨增载装置，其特征在于，所述的双卷弹簧 (3)的弹簧材料采用55Si2Mn或60Si2Mn。
5.根据权利要求1所述的一种轨道车辆轮轨增载装置，其特征在于，所述的双卷弹簧 (3)由外圈弹簧及内圈弹簧嵌套构成，所述的外圈弹簧的直径为16mm，中径为70mm，有效圈数为2. 5，刚度为755N/mm，自由高度为95mm ；所述的内圈弹簧的直径为8mm，中径为35mm， 有效圈数为6. 5，刚度为145N/mm，自由高度为96mm。
6.根据权利要求1所述的一种轨道车辆轮轨增载装置，其特征在于，所述的电磁铁及其绕组(4)采用U型电磁铁并上下对称放置，气隙截面积S = 90*35mm，单边线圈190匝，未通电时，气隙长度4mm，通电电流I = 20A时，电磁铁斥力为3. 6KN。
7.根据权利要求1所述的一种轨道车辆轮轨增载装置，其特征在于，所述的绝磁垫片 (5)由铅、铜或巴合金的非磁性材料制成，使绝大部分磁力线都通过电磁铁。
全文摘要
本发明涉及一种轨道车辆轮轨增载装置，包括抱轴吊杆(1)、构架(2)、双卷弹簧(3)、电磁铁及其绕组(4)以及绝磁垫片(5)，抱轴吊杆(1)焊接在构架(2)的顶部，构架(2)为中间空心的框式结构，双卷弹簧(3)设在构架(2)的中部，电磁铁及其绕组(4)设在构架(2)的两侧，绝磁垫片(5)设在构架的底部。与现有技术相比，本发明能提高爬坡能力，改变车辆上下坡及平坡时轮对对钢轨的正向压力，从而自由改变其牵引力的大小，且使车辆有较高的使用寿命和安全性。
文档编号B61F13/00GK102501873SQ20111034320
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月3日 优先权日2011年11月3日
发明者张泽立, 张济民 申请人:同济大学