一種高速列車車翼裝置的製作方法

2024-03-20 22:41:05

專利名稱：一種高速列車車翼裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於高速列車技術領域，涉及一種高速列車的車翼裝置。
背景技術：
目前的高速列車運行速度最高可達350Km/h，給列車的短距離應急制動造成很大困難。我國行駛速度300Km/h的高速列車的制動距離大於1000m。由於高速列車運行時相對風速可達400Km/h以上，這種高速氣流蘊含有巨大能量，但是高速列車的車廂上面沒有安裝任何翼面，因此，高速氣流的能量在高速列車運行和制動時都未得到利用，造成能量浪費。現在有一種在高速列車車廂頂部裝減速板的方案，減速板緊貼車廂頂部，當需要制動時，減速板向上張開，利用空氣阻力把車廂壓回地面，而使列車減速。其缺點是減速板是一塊平板，不能產生升力，導致功能單一；同時減速板不能雙向使用，每節車廂需要安裝兩套減速板，使結構複雜，成本上升。中國專利申請「火車提速裝置」(申請號200810160585. 8) 在車廂頂部安裝前後可轉動的飛行翼，前進時仰角，產生升力，制動時俯角，利用空氣阻力制動。但是，該專利未給出翼型結構。其缺點是第一、飛行翼在前進時仰角容易導致升力過大，對列車不安全，同時會使列車阻力增大，消耗能源；第二、這種飛行翼也不能雙向使用， 每節車廂同樣需要安裝兩套減速板，使結構複雜，成本上升。第三、該飛行翼採用單獨操縱方案，使操縱機構複雜，而且難以保證多個飛行翼動作的一致性。
發明內容本實用新型的目的是提出一種高速列車車翼裝置，以便在高速列車運行和制動時，利用高速氣流的能量產生升力或者阻力，達到減小能源消耗、縮短制動距離的目的；同時，簡化結構，降低成本，並保證多個飛行翼動作的一致性。本實用新型的技術解決方案是(1)在車廂1的頂部間隔並平行安裝有2 4個結構相同的車翼機構2，同時，在車廂1的頂部安裝有對車翼機構2進行聯動操縱的操縱機構；(2)車翼機構2由車翼組件3和兩個支架組件組成；車翼組件3由車翼、搖臂12、 鎖緊銷9和緊固螺母11組成；①車翼由蒙皮3a、翼軸北和翼體3c組成，蒙皮3a覆蓋在翼體3c的外表面上，翼軸北沿翼展貫通翼體3c並與翼體3c連接為整體，翼軸北的兩端長出翼體3c的兩端，在翼軸北的兩端有外螺紋，緊固螺母11擰在上述外螺紋上，搖臂12上端的翼軸孔套在翼軸 3b上並保持間隙配合，在搖臂12上端翼軸孔的側壁上有徑向貫通的鎖緊銷孔，在翼軸北上與上述鎖緊銷孔對應的位置有盲孔，鎖緊銷9壓進搖臂12上的鎖緊銷孔和翼軸北上的盲孔內，將翼軸北與搖臂12連接為一體，搖臂12的軸線與車翼的弦線垂直；②車翼沿翼展方向各個翼形剖面的形狀相同，翼形剖面的輪廓形狀是由上弧線、 下弧線、前緣弧線和後緣弧線圍成的外凸的封閉曲線，上弧線是半徑為Rl的圓弧線，下弧線是半徑為R2的圓弧線，前緣弧線和後緣弧線是半徑為R3的圓弧線，前緣弧線分別與上弧線和下弧線的前緣相切，後緣弧線4分別與上弧線1和下弧線2的後緣相切；③支架組件由支板4、內墊圈7、軸瓦8、外墊圈9和兩個限位銷15組成；支板4的下端固定在車廂1的頂部，兩個支板4分別位於車廂1寬度方向的兩側，在支板4的上部有一個軸孔，軸瓦8固定安裝在上述軸孔內，翼軸北插入軸瓦8的內孔並保持間隙配合，內墊圈7套在翼軸北上，位於車翼的端面與軸瓦8的內端面之間，外墊圈9套在翼軸北上，位於軸瓦8的外端面與搖臂4的內表面之間，緊固螺母11將搖臂4壓緊；在支板4的板面上， 搖臂4的前後兩側各固定一個限位銷15，當搖臂4位於兩個限位銷15的中間位置時，車翼的迎角為0°，當搖臂4向前轉動到與前面的限位銷15貼合位置時，車翼的迎角為30°，當搖臂4向後轉動到與後面的限位銷15貼合位置時，車翼的迎角為-30° ；(3)操縱機構由兩個氣缸6、連接板13、鋼索5和兩個固定座6a組成；兩個固定座 6a分別固定在車廂1頂部的前後兩端，兩個氣缸6的固定端通過鉸鏈分別與兩個固定座6a 連接，連接板13是一個水平放置的板件，在連接板13的中間有一個鉸鏈軸孔，搖臂12的下端有帶軸孔的搖臂耳片，連接板13插入上述搖臂耳片之間，通過搖臂鉸鏈軸將搖臂12的下端與連接板13的中部形成鉸鏈連接，在連接板13的前後兩端各有一個帶軸孔的耳片，位於車廂前部的氣缸6的活塞杆與相鄰的車翼機構2的連接板13之間、相鄰兩個車翼機構2 的連接板13之間以及位於車廂後部的氣缸6的活塞杆與相鄰的車翼機構2的連接板13之間都通過鋼索5兩端的帶耳環接頭14和銷軸組件18將鋼索5的兩端與活塞杆或者與連接板13的耳片形成鉸鏈連接；當車廂前部氣缸的活塞杆位於收進的極限位置時，車廂後部氣缸的活塞杆位於伸出的極限位置，此時所有的車翼迎角為30° ；當車廂前部氣缸和車廂後部氣缸的活塞杆都處於中立位置時，所有的車翼迎角為0° ；當車廂前部氣缸的活塞杆位於伸出的極限位置時，車廂後部氣缸的活塞杆位於收進的極限位置，此時所有的車翼迎角為-30° 。本實用新型的優點是能在高速列車運行和制動時，充分利用高速氣流的能量產生升力或者阻力，從而減小能源消耗，縮短制動距離；同時，簡化了結構，降低了成本，並保證了多個飛行翼動作的一致性。

圖1是本實用新型整體結構原理示意圖。圖2是的翼形剖面示意圖。圖3是本實用新型中車翼機構的結構示意圖。圖4是圖3的A向視圖。圖5是本實用新型中操縱機構的結構示意圖。
具體實施方式
下面對本實用新型做進一步詳細說明。參見圖1至圖5，(1)在車廂1的頂部間隔並平行安裝有2 4個結構相同的車翼機構2，同時，在車廂1的頂部安裝有對車翼機構2進行聯動操縱的操縱機構；(2)車翼機構2由車翼組件3和兩個支架組件組成；車翼組件3由車翼、搖臂12、 鎖緊銷9和緊固螺母11組成；[0020]①車翼由蒙皮3a、翼軸北和翼體3c組成，蒙皮3a覆蓋在翼體3c的外表面上，翼軸北沿翼展貫通翼體3c並與翼體3c連接為整體，翼軸北的兩端長出翼體3c的兩端，在翼軸北的兩端有外螺紋，緊固螺母11擰在上述外螺紋上，搖臂12上端的翼軸孔套在翼軸 3b上並保持間隙配合，在搖臂12上端翼軸孔的側壁上有徑向貫通的鎖緊銷孔，在翼軸北上與上述鎖緊銷孔對應的位置有盲孔，鎖緊銷9壓進搖臂12上的鎖緊銷孔和翼軸北上的盲孔內，將翼軸北與搖臂12連接為一體，搖臂12的軸線與車翼的弦線垂直；②車翼沿翼展方向各個翼形剖面的形狀相同，翼形剖面的輪廓形狀是由上弧線、 下弧線、前緣弧線和後緣弧線圍成的外凸的封閉曲線，上弧線是半徑為Rl的圓弧線，下弧線是半徑為R2的圓弧線，前緣弧線和後緣弧線是半徑為R3的圓弧線，前緣弧線分別與上弧線和下弧線的前緣相切，後緣弧線4分別與上弧線1和下弧線2的後緣相切；③支架組件由支板4、內墊圈7、軸瓦8、外墊圈9和兩個限位銷15組成；支板4的下端固定在車廂1的頂部，兩個支板4分別位於車廂1寬度方向的兩側，在支板4的上部有一個軸孔，軸瓦8固定安裝在上述軸孔內，翼軸北插入軸瓦8的內孔並保持間隙配合，內墊圈7套在翼軸北上，位於車翼的端面與軸瓦8的內端面之間，外墊圈9套在翼軸北上，位於軸瓦8的外端面與搖臂4的內表面之間，緊固螺母11將搖臂4壓緊；在支板4的板面上， 搖臂4的前後兩側各固定一個限位銷15，當搖臂4位於兩個限位銷15的中間位置時，車翼的迎角為0°，當搖臂4向前轉動到與前面的限位銷15貼合位置時，車翼的迎角為30°，當搖臂4向後轉動到與後面的限位銷15貼合位置時，車翼的迎角為-30° ；(3)操縱機構由兩個氣缸6、連接板13、鋼索5和兩個固定座6a組成；兩個固定座 6a分別固定在車廂1頂部的前後兩端，兩個氣缸6的固定端通過鉸鏈分別與兩個固定座6a 連接，連接板13是一個水平放置的板件，在連接板13的中間有一個鉸鏈軸孔，搖臂12的下端有帶軸孔的搖臂耳片，連接板13插入上述搖臂耳片之間，通過搖臂鉸鏈軸將搖臂12的下端與連接板13的中部形成鉸鏈連接，在連接板13的前後兩端各有一個帶軸孔的耳片，位於車廂前部的氣缸6的活塞杆與相鄰的車翼機構2的連接板13之間、相鄰兩個車翼機構2 的連接板13之間以及位於車廂後部的氣缸6的活塞杆與相鄰的車翼機構2的連接板13之間都通過鋼索5兩端的帶耳環接頭14和銷軸組件18將鋼索5的兩端與活塞杆或者與連接板13的耳片形成鉸鏈連接；當車廂前部氣缸的活塞杆位於收進的極限位置時，車廂後部氣缸的活塞杆位於伸出的極限位置，此時所有的車翼迎角為30° ；當車廂前部氣缸和車廂後部氣缸的活塞杆都處於中立位置時，所有的車翼迎角為0° ；當車廂前部氣缸的活塞杆位於伸出的極限位置時，車廂後部氣缸的活塞杆位於收進的極限位置，此時所有的車翼迎角為-30° 。所說的車翼上弧線的半徑Rl = 450mm 550mm，下弧線的半徑R2 = 950mm 1050mm，前緣弧線和後緣弧線的半徑R3 = IOmm 30mm，車翼的翼展長度為2000mm 2500mmo本實用新型的工作原理是操縱機構中的氣缸受車廂內部的氣源和控制臺操縱， 當列車的運動方向為紙面的左方時，左方為前方。列車正常行駛時，車廂前部氣缸和車廂後部氣缸的活塞杆都處於中立位置時，所有的車翼迎角為0°，高速氣流在車翼上產生向上的升力，升力與向下的車廂重力正好相反，抵消了部分重力對軌道的壓力，摩擦力變小，車輪與鋼軌間的磨損減小。當列車緊急制動時，車廂前部氣缸的活塞杆位於伸出的極限位置，車廂後部氣缸的活塞杆位於收進的極限位置，此時所有的車翼迎角為-30°，高速氣流在車翼上產生阻力，驟然增加了列車迎面的空氣阻力，同時產生負升力，向下壓車廂，結合其他的制動方法，可很快將列車速度降下來，減小了剎車片磨損，延長了剎車片壽命，並大大節省了制動能量。如果列車反向行駛，正常行駛時，所有的車翼迎角仍保持0°。當列車緊急制動時，車廂前部氣缸的活塞杆位於收進的極限位置，車廂後部氣缸的活塞杆位於伸出的極限位置，此時所有的車翼迎角為30°，高速氣流在車翼上產生阻力。實施例1車翼翼形剖面的參數為上弧線1的半徑Rl = 500mm，下弧線2的半徑R2 = 1000mm,右弧線3和左弧線4的半徑R3 = 15mm,車翼的翼展長度為2000mm。經計算機模擬試驗，單塊車翼在列車速度為350km/h時，升力達到1100kg，阻力只有15kg。若每節車廂安裝3塊車翼，則有3000kg以上的升力，45kg阻力。一般車廂自重7000kg，車翼產生的升力抵消將近一半的車廂重量，使摩擦力減小一半，可以節省近50%能源。當列車需要應急制動時，設列車總長度為200m，本實用新型車翼可產生近30%的阻力增量，以及接近一節車廂 7000kg自重的壓力，大幅度節省了制動能量消耗。下面給出本實用新型另外兩個實施例中翼弦剖面的參數。實施例2，上弧線1的半徑Rl = 450mm,下弧線徑2的半R2 = 1050mm,右弧線3和左弧線4的半徑R3 = IOmm,車翼的翼展長度為2500mm。實施例3，上弧線1的半徑Rl = 550mm,下弧線2的半徑R2 = 950mm,右弧線3和左弧線4的半徑R3 = 30mm，車翼的翼展長度為2200mm。
權利要求1.一種高速列車車翼裝置，其特徵在於，(1)在車廂[1]的頂部間隔並平行安裝有2 4個結構相同的車翼機構[2]，同時，在車廂[1]的頂部安裝有對車翼機構[2]進行聯動操縱的操縱機構；(2)車翼機構[2]由車翼組件[3]和兩個支架組件組成；車翼組件[3]由車翼、搖臂 [12]、鎖緊銷[9]和緊固螺母[11]組成；①車翼由蒙皮[3a]、翼軸[3b]和翼體[3c]組成，蒙皮[3a]覆蓋在翼體[3c]的外表面上，翼軸[3b]沿翼展貫通翼體[3c]並與翼體[3c]連接為整體，翼軸[3b]的兩端長出翼體[3c]的兩端，在翼軸[3b]的兩端有外螺紋，緊固螺母[11]擰在上述外螺紋上，搖臂 [12]上端的翼軸孔套在翼軸[3b]上並保持間隙配合，在搖臂[12]上端翼軸孔的側壁上有徑向貫通的鎖緊銷孔，在翼軸[3b]上與上述鎖緊銷孔對應的位置有盲孔，鎖緊銷[9]壓進搖臂[12]上的鎖緊銷孔和翼軸[3b]上的盲孔內，將翼軸[3b]與搖臂[12]連接為一體，搖臂[12]的軸線與車翼的弦線垂直；②車翼沿翼展方向各個翼形剖面的形狀相同，翼形剖面的輪廓形狀是由上弧線、下弧線、前緣弧線和後緣弧線圍成的外凸的封閉曲線，上弧線是半徑為Rl的圓弧線，下弧線是半徑為R2的圓弧線，前緣弧線和後緣弧線是半徑為R3的圓弧線，前緣弧線分別與上弧線和下弧線的前緣相切，後緣弧線[4]分別與上弧線[1]和下弧線[2]的後緣相切；③支架組件由支板W]、內墊圈[7]、軸瓦[8]、外墊圈[9]和兩個限位銷[15]組成；支板[4]的下端固定在車廂[1]的頂部，兩個支板[4]分別位於車廂[1]寬度方向的兩側，在支板W]的上部有一個軸孔，軸瓦[8]固定安裝在上述軸孔內，翼軸[3b]插入軸瓦[8]的內孔並保持間隙配合，內墊圈[7]套在翼軸[3b]上，位於車翼的端面與軸瓦[8]的內端面之間，外墊圈[9]套在翼軸[3b]上，位於軸瓦[8]的外端面與搖臂[4]的內表面之間，緊固螺母[11]將搖臂[4]壓緊；在支板W]的板面上，搖臂W]的前後兩側各固定一個限位銷 [15]，當搖臂[4]位於兩個限位銷[15]的中間位置時，車翼的迎角為0°，當搖臂[4]向前轉動到與前面的限位銷[15]貼合位置時，車翼的迎角為30°，當搖臂W]向後轉動到與後面的限位銷[15]貼合位置時，車翼的迎角為-30° ；(3)操縱機構由兩個氣缸W]、連接板[13]、鋼索[5]和兩個固定座Wa]組成；兩個固定座Wa]分別固定在車廂[1]頂部的前後兩端，兩個氣缸W]的固定端通過鉸鏈分別與兩個固定座Wa]連接，連接板[13]是一個水平放置的板件，在連接板[13]的中間有一個鉸鏈軸孔，搖臂[12]的下端有帶軸孔的搖臂耳片，連接板[13]裝在上述搖臂耳片之間，通過搖臂鉸鏈軸將搖臂[12]的下端與連接板[13]的中部形成鉸鏈連接，在連接板[13]的前後兩端各有一個帶軸孔的耳片，位於車廂前部的氣缸W]的活塞杆與相鄰的車翼機構[2] 的連接板[13]之間、相鄰兩個車翼機構[2]的連接板[13]之間以及位於車廂後部的氣缸 [6]的活塞杆與相鄰的車翼機構[2]的連接板[13]之間都通過鋼索[5]兩端的帶耳環接頭[14]和銷軸組件[18]將鋼索[5]的兩端與活塞杆或者與連接板[13]的耳片形成鉸鏈連接；當車廂前部氣缸的活塞杆位於收進的極限位置時，車廂後部氣缸的活塞杆位於伸出的極限位置，此時所有的車翼迎角為30° ；當車廂前部氣缸和車廂後部氣缸的活塞杆都處於中立位置時，所有的車翼迎角為0° ；當車廂前部氣缸的活塞杆位於伸出的極限位置時， 車廂後部氣缸的活塞杆位於收進的極限位置，此時所有的車翼迎角為-30°。
2.根據權利要求1所述的高速列車車翼裝置，其特徵在於，所說的車翼上弧線的半徑Rl = 450mm 550讓，下弧線的半徑R2 = 950mm 1050mm，前緣弧線和後緣弧線的半徑R3 = IOmm 30mm，車翼的翼展長度為2000mm 2500mm。
專利摘要本實用新型屬於高速列車技術領域，涉及一種高速列車的車翼裝置。其特徵在於，在車廂[1]的頂部間隔並平行安裝有2～4個結構相同的車翼機構[2]，同時，在車廂[1]的頂部安裝有對車翼機構[2]進行聯動操縱的操縱機構。車翼機構[2]由車翼組件[3]和兩個支架組件組成；車翼組件[3]由車翼、搖臂[12]、鎖緊銷[9]和緊固螺母[11]組成。操縱機構由兩個氣缸[6]、連接板[13]、鋼索[5]和兩個固定座[6a]組成。本實用新型能在高速列車運行和制動時，充分利用高速氣流的能量產生升力或者阻力，從而減小能源消耗，縮短制動距離；同時，簡化了結構，降低了成本，並保證了多個飛行翼動作的一致性。
文檔編號B61H11/00GK202175053SQ20112029499
公開日2012年3月28日 申請日期2011年8月15日 優先權日2011年8月15日
發明者張樹祥, 李青, 許瑞飛, 龔國政 申請人:中國航空工業集團公司西安飛機設計研究所