一种机车用牵引缓冲装置的制作方法

本实用新型涉及铁路安全领域，尤其是一种机车用牵引缓冲装置。

背景技术：

铁路机车车辆牵引缓冲装置主要由缓冲装置、车钩和钩尾框等部件组成，其缓冲装置是核心部件，它设置于机车与车辆、或机车与机车之间。在列车运行中，牵引缓冲装置用于传递机车牵引力和制动、连挂时的冲击力，通过吸收或降低机车在制动、加速等非匀速行驶中产生的纵向作用力，降低由纵向冲击力引起的车钩横向分力和车辆脱轨系数，改善列车纵向动力学性能，延长车体寿命，从而提高列车运行的稳定性和平稳性，确保铁路运输安全。

现有技术方案是通过弹性元件的压缩弹性及阻尼特性达到缓冲及能量吸收的目的。它的特点是运行平滑、低速阻抗力小、缓冲效果好；缺点是行程大，在弯道制动时车钩容易压偏，自动对中复位功能不足，造成车钩横向力过大，不利于中部机车的安全运营。因此，在大秦线特殊工况下，该型钩缓装置禁止用于中部编组机车。同时，该缓冲装置维护费用较高，在运行8～10万公里就经常发生弹性体缓冲饼破损，每年需要进行整个钩缓装置的更换。

技术实现要素：

为克服现有的缺陷，本实用新型提出一种机车用牵引缓冲装置。

一种机车用牵引缓冲装置，包括钩尾销、钩尾框、中心楔块、后从板、缓冲箱体、缓冲塞和弹性胶泥芯体，所述钩尾框前端连接钩尾销，钩尾框中部通过缓冲塞固定缓冲箱体，中心楔块设置于缓冲箱体后端，后从板设置于中心楔块后端，弹性胶泥芯体设置于缓冲箱体内部。

其中，缓冲箱体内部中，上部设置弹簧组件；下部设置弹性胶泥芯体，弹簧座设置于弹簧组件和弹性胶泥芯体后部。缓冲箱体与前从板一体化结构，可满足机车缓冲装置纵向338毫米安装尺寸要求。

其中，缓冲塞为U型结构，U型的缓冲塞顶部圆台抵在缓冲箱体的前侧。缓冲塞可提供车钩水平复位。

其中，弹簧座后方设置动板，动板上方设置外固定板；动板下方设置固定斜板，固定斜板下端设置楔块，楔块后部贴合中心楔块。

其中，中心楔块内倾斜的摩擦面与楔块的摩擦面贴合，楔块的外侧大摩擦面与固定斜板的内侧面贴合，楔块的下部小摩擦面与弹簧座的顶部斜面贴合，固定斜板的外侧摩擦面与动板的内侧面贴合，动板的外侧面与外固定板贴合。此机构由9个耐磨金属锻造成型的摩擦块、3个弹簧座和6个弹簧组成对称的10对可自动复原的摩擦副，将机车运行中的冲击作用能量转化成摩擦热消耗掉。

其中，弹性胶泥芯体位于缓冲箱体内底部中央位置，其底面与缓冲箱体内底面贴合，其顶部与弹簧座的下部贴合并随动。

其中，所述弹性胶泥芯体内部设置缸筒，带单向阀的活塞通过弹性胶泥芯体密封结构安装在缸筒内，缸筒内充满的弹性胶泥，缸筒活塞端外侧设置防尘密封套筒，其中，活塞末端设置泄压腔，泄压腔通过挡块密封，泄压腔内设置钢球。

弹性胶泥芯体密封结构包括缸盖，其位于缸筒开口端并密封缸筒。

缸套内部包括密封圈、导向套、O形密封圈、尾盖和支撑块，其中，所述密封圈和导向套通过尾盖和支撑块定位，O形密封圈镶嵌在密封圈内、尾盖通过弹簧卡圈固定在缸盖内。

密封圈为两个，导向套为三个；密封圈上分别镶嵌两道O形密封圈。通过采用弹性胶泥芯体非线性阻尼特性结构的设计，使本机车用牵引缓冲装置获得良好的缓冲特性；缓冲箱体与前从板的一体化结构，解决了受车体底架安装空间限制的难题；整体锻造的缓冲塞提高了车钩的对中复位能力。

附图说明

图1为机车用牵引缓冲装置示意图1。

图2为机车用牵引缓冲装置示意图2。

图3为弹性胶泥芯体示意图。

图4为弹性胶泥芯体密封结构示意图。

图5为弹性胶泥芯体阻尼特性示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型提供的一种机车用牵引缓冲装置进行详细描述。

图1和图2示出一种机车用牵引缓冲装置，包括钩尾销1、钩尾框2、中心楔块3、后从板4、缓冲箱体5、缓冲塞6和弹性胶泥芯体7，所述钩尾框2前端连接钩尾销1，钩尾框2中部通过缓冲塞6固定缓冲箱体5，中心楔块3设置于缓冲箱体5后端，后从板4设置于中心楔块3后端，弹性胶泥芯体7设置于缓冲箱体5内部。

缓冲箱体5内部中，上部设置弹簧组件8；下部设置弹性胶泥芯体7，弹簧座9设置于弹簧组件8和弹性胶泥芯体7后部。

钩尾框2中的缓冲塞6为U型结构，每两个突出的圆台连成一体，圆台顶部与车钩尾部平面相对，其后部抵在缓冲箱体5的底面，其作一是限制车钩的自由摆角；二是在车钩的摆角大于自由摆角时，把缓冲装置的恢复力传递到车钩尾部平面，为车钩提供复位力。

弹簧座9后方设置动板11，动板11上方设置外固定板10；动板11下方设置固定斜板12，固定斜板12下端设置楔块13，楔块13后部贴合中心楔块3。

中心楔块3内倾斜的摩擦面与楔块13的摩擦面贴合，楔块13的外侧大摩擦面与固定斜板12的内侧面贴合，楔块13的下部小摩擦面与弹簧座9的顶部斜面贴合，固定斜板12的外侧摩擦面与动板11的内侧面贴合，动板11的外侧面与外固定板10贴合。

中心楔块3的顶部平面与相对的后从板随动，摩擦元件和弹簧座9组成10对摩擦副，在缓冲箱体5底部弹簧组8的支撑作用下，通过摩擦元件的相对移动，摩擦副将机车底架传递给牵引缓冲装置的冲击能量转化成摩擦热消耗。

本实用新型缓冲箱体5，将前从板和安装摩擦机构和弹性胶泥芯体的腔体设计结合成一体，解决了摩擦胶泥复合结构的牵引缓冲装置在现有机车338毫米安装空间受限的问题。

弹性胶泥芯体7位于缓冲箱体5内底部中央位置，其底面与缓冲箱体5内底面贴合，其顶部与弹簧座9的下部贴合并随动。

图3和图4示出弹性胶泥芯体7内部设置缸筒16，带单向阀的活塞14通过弹性胶泥芯体密封结构18安装在缸筒16内，缸筒16内充满的弹性胶泥17，缸筒16活塞端外侧设置防尘密封套筒15。

活塞装配体14压入缸筒16内，将缸筒16内充满的弹性胶泥17的体积压缩，使缸筒16内的弹性胶泥17的压力按预定设计刚度上升，从而使活塞杆提取的静反力上升，达到能量储存的目的；在有压缩速度的时候，弹性胶泥17在通过活塞与缸筒16内壁之间的环形缝隙时，在运动活塞14的前端面形成高压腔，在运动活塞14的后端面形成低压腔，产生压力差。即有压缩速度的时候，由活塞杆同时传递出动压力，此时的动压力随压入速度的升高而增大。密封结构通过尾盖164和支撑块165将双层密封圈162和三组导向套163定位，用弹簧卡圈166将其固定在缸盖161内，两道O型密封圈167阻断了压力的传递，使两层密封塞162独立工作，增加密封结构的可靠性和疲劳寿命；密封圈162从缸盖开口端装入，不会损伤密封，此结构解决了活塞杆直径与密封的径向厚度比值很小时密封的安装难题。

活塞末端设置泄压腔141，泄压腔141通过挡块密封，泄压腔141内设置钢球143，由于当缸筒16内的弹性胶泥被压缩时将储存能量，促使活塞装配体14有反弹趋势，当压缩动能为零时，活塞装配体14开始反弹。当速度很小时，活塞装配体14的弹力按芯体的静态反弹力曲线回弹(弹性胶泥的压强只是克服系统内的静摩擦力形成的静态反弹力)，当有速度回弹时，活塞14上的单向阀打开，使活塞装配体14的反弹阻尼尽可能的减小，促使活塞装配体14按静态反弹力曲线回弹，从而加快了芯体的反弹速度，缩短了反弹时间，提高了缓冲器系统的响应系数。在低温情况下，弹性胶泥粘度增大，活塞14压缩弹性胶泥后向左回复时阻力增加，此时钢球143在压差作用下回迅速向右弹开，贴靠在挡块142左侧，单向阀打开，使活塞14右侧迅速卸压，活塞14带动活塞杆快速向左回位，提高了摩擦胶泥缓冲器的低温复位性能。同时由于反弹过程排除了阻尼作用，减小了弹性胶泥芯体7本身的能量消耗，降低了温升，对密封的过热保护也发挥了重要的作用。

如图5所示，本实用新型利用弹性胶泥在不同流速下阻尼特性变化，设计的非线性阻尼特性结构的弹性胶泥芯体7，将摩擦机构的准刚性摩擦耗能过程，转化成柔性缓冲耗能过程，弹性胶泥芯体使牵引缓冲装置的阻抗力在不同牵引和冲击工况下自动响应，从而得到良好的缓冲吸能特性，满足重载机车的运行使用要求。

牵引缓冲装置传递机车的两种运动力，分别是牵引力和冲击力。牵引力传递过程为：

机车的牵引力从车体底架的前从板座通过缓冲箱体5的两侧凸台传递到缓冲箱体5、小部牵引力从缓冲箱体5底部传递至弹簧组件8和弹性胶泥芯体7、然后传递至弹簧座9，随后传递至两楔块13、然后传递至中心楔块3，大部分牵引力通过缓冲箱体5口部侧壁和侧壁凸台传递至外固定板10和固定斜板12、然后传递至两块动板11和通过楔块传递至中心楔块3、然后从动板11和中心楔块3传递至后从板4、然后传递至钩尾框2的尾部内侧面，随后传递至钩尾框2前部的钩尾销1，通过与钩尾销1连接的车钩为后部机车或车辆提供牵引力；

冲击力的传递过程是从车体底架的后从板座传递至后从板4、然后传递到中心楔块3和两块动板11、中心楔块3上的力传递至两块楔块13、两块楔块13上的力大部传递至对应紧贴的固定斜板12、然后通过缓冲箱体5口部侧壁凸台传递至缓冲箱体5底部；小部分力通过弹簧座9传递至弹簧组8和弹性胶泥芯体7、然后传递至缓冲箱体5底部；两块动板11上的力分别传递至紧贴的外固定板10和固定斜板12、然后通过缓冲箱体5口部侧壁和侧壁凸台传递至缓冲箱体5底部、然后传递至钩尾框2前部内侧面，然后传递至钩尾销1、然后通过与钩尾销1连接的车钩传递至后部机车或车辆。

弹性胶泥芯体作用过程为：活塞装配体14压入缸筒16内，将缸筒16内充满的弹性胶泥17的体积压缩，使缸筒16内的弹性胶泥17的压力按预定设计刚度上升，从而使活塞杆提取的静反力上升，达到能量储存的目的；在有压缩速度的时候，弹性胶泥17在通过活塞14与缸筒16内壁之间的环形缝隙时，在运动活塞14的前端面形成高压腔，在运动活塞14的后端面形成低压腔，产生压力差。即有压缩速度的时候，由活塞杆同时传递出动压力，此时的动压力随压入速度的升高而增大。由于当缸筒16内的弹性胶泥被压缩时将储存能量，促使活塞装配体14有反弹趋势，当压缩动能为零时，活塞装配体14开始反弹。当速度很小时，活塞装配体14的弹力按芯体的静态反弹力曲线回弹(弹性胶泥的压强只是克服系统内的静摩擦力形成的静态反弹力)，当有速度回弹时，活塞14上的单向阀打开，使活塞装配体14的反弹阻尼尽可能的减小，促使活塞装配体14按静态反弹力曲线回复，从而加快了芯体的反弹速度，缩短了反弹时间，提高了缓冲器系统的响应系数。同时由于反弹过程排除了阻尼作用，减小了弹性胶泥芯体本身的能量消耗，降低了温升，对密封的过热保护也发挥了重要的作用。

本实用新型的弹性胶泥芯体通过缸筒变径设计，使弹性胶泥产生不同的阻尼力，从而形成非线性阻尼力特性曲线，该曲线与缓冲器的摩擦机构匹配满足机车、车辆缓冲性能要求。

弹性胶泥芯体的新型密封结构采用双层密封圈和三组导向套导向，增加密封结构的可靠性和疲劳寿命；密封圈从缸盖开口处端装入，解决了活塞杆直径与密封的径向厚度比值很小时密封的安装难题；单向阀结构，在低温情况下，弹性胶泥粘度增大，单向阀打开后，活塞杆可快速回位，提高了摩擦胶泥缓冲器的低温复位性能。

本实用新型利用弹性胶泥在不同流速下阻尼特性变化，设计的非线性阻尼特性结构的弹性胶泥芯体，将缓冲器摩擦机构的粘滞摩擦耗能过程，转化成粘-柔缓冲耗能过程，弹性胶泥芯体使摩擦缓冲装置的阻抗力在不同工况下自动响应，从而得到良好的缓冲耗能特性，满足机车、车辆的运行使用要求。

最后应说明的是，以上实施例仅用以描述本实用新型的技术方案而不是对本技术方法进行限制，本实用新型在应用上可以延伸为其他的修改、变化、应用和实施例，并且因此认为所有这样的修改、变化、应用、实施例都在本实用新型的精神和教导范围内。