一種超導磁浮車轉向架的製作方法
2023-12-02 14:11:21 5
本發明涉及高溫超導磁浮車製造技術，特別涉及一種超導磁浮車轉向架。
背景技術：
繼我國2000年成功研製世界首輛載人高溫超導磁懸浮車之後，德國、俄羅斯、巴西、日本等國也開展了關於高溫超導磁懸浮實驗、計算、車系統樣機研製甚至是工程研發工作。
目前世界上擁有載人高溫超導磁懸浮車技術的國家主要有中國、德國、巴西等，但受限於試驗線規模，車輛一般均採用前後、兩側對稱布置的四杜瓦支撐車體的形式，通過車載杜瓦與永磁軌道間的相互作用來實現車輛的懸浮與導向。然而由於缺少二系懸掛，這種結構抗偏載能力較弱，當車輛受嚴重偏載時，車上部分零件受力情況惡劣，甚至失效，不具備良好的可用性，車輛載重能力較低，因此並不適用於載重較大的場合，不能滿足當前鐵路對大載重的要求。
另外，現有技術不具備良好的可維修性，車體與轉向架沒有採用模塊化設計的思想，維修時需拆卸整車，增加維修的困難。現有技術不具備良好的安全性，目前轉向架抗偏載能力與曲線通過能力不足以應用於較高速度運行條件。
此外，受當前高溫超導塊材及永磁軌道磁性材料性能水平的限制，高溫超導自穩定磁懸浮系統面臨著工程化的重大挑戰，例如日益增長的大運量載重需求等。如何提高高溫超導磁懸浮車系統的載重量，也是磁懸浮車發展中面臨的一個技術難題。
技術實現要素：
有鑑於此，本發明提供一種超導磁浮車轉向架，從而可以大幅提高高溫超導磁懸浮車的載重能力，並提高高溫超導磁懸浮車的曲線通過能力，適用於大載重的高溫超導磁浮車。
本發明的技術方案具體是這樣實現的：
一種超導磁浮車轉向架，該超導磁浮車轉向架包括：至少一個二級橫梁和多個懸浮導向單元；
每個所述懸浮導向單元包括：連接梁和兩個杜瓦；所述兩個杜瓦分別與連接梁兩端的下表面連接；所述杜瓦內設置有高溫超導塊材；
所述二級橫梁的兩端分別與兩個相鄰的懸浮導向單元的連接梁的中部通過轉動軸連接，形成一個懸浮導向單元對。
較佳的，所述連接梁的延伸方向與車體的延伸方向相同；
或者，所述連接梁的延伸方向與車體的延伸方向垂直。
較佳的，所述二級橫梁的延伸方向與連接梁的延伸方向相同；
或者，所述二級橫梁的延伸方向與連接梁的延伸方向垂直。
較佳的，所述超導磁浮車轉向架還包括：至少一個三級橫梁；
所述三級橫梁的兩端分別與兩個相鄰的懸浮導向單元對的二級橫梁的中部通過轉動軸連接，形成一個懸浮導向組。
較佳的，所述三級橫梁的延伸方向與連接梁的延伸方向相同；
或者，所述三級橫梁的延伸方向與連接梁的延伸方向垂直。
較佳的，所述超導磁浮車轉向架還包括：至少一個四級橫梁；
所述四級橫梁的兩端分別與兩個相鄰的懸浮導向組的三級橫梁的中部通過轉動軸連接，形成一個懸浮導向機構。
較佳的，所述四級橫梁的延伸方向與連接梁的延伸方向相同；
或者，所述四級橫梁的延伸方向與連接梁的延伸方向垂直。
較佳的，所述二級橫梁與連接梁的連接處還設置有減振裝置。
較佳的，所述連接梁的下方還設置有保護輪。
較佳的，所述三級橫梁與二級橫梁的連接處還設置有減振裝置。
較佳的，所述三級橫梁的下方還設置有保護輪。
較佳的，所述減振裝置為橡膠堆或空氣彈簧。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：
1、由於相鄰的兩個懸浮導向單元可以組成一個懸浮導向單元對，而相鄰的兩個懸浮導向單元對可以組成一個懸浮導向組，相鄰的兩個懸浮導向組可以組成一個懸浮導向機構，並可依此類推；而且，可以在車體底部前、後各連接一個懸浮導向機構，從而使得一個車體共有2N個懸浮導向單元，對車體進行懸浮導向作用，其懸浮導向作用強，增加了車體的載重量，大幅提高高溫超導磁懸浮車的載重能力，適用於大載重的高溫超導磁浮車。
2、由於高溫超導磁浮車的轉向架上設置了二系懸掛機構，並採用了空氣彈簧等減振裝置，通過空氣彈簧內的高差閥的高度調節功能來確保車體保持水平，因此即使在所裝載的載荷偏離車輛中心時，高溫超導磁浮車依然可以保持平穩。
3、懸浮導向單元的連接梁可繞懸浮導向單元對的二級橫梁中部的鉸軸(即轉動軸)旋轉，每個懸浮導向單元對的二級橫梁又可繞三級橫梁旋轉，並依此類推，從而使每個懸浮導向單元的杜瓦與車體可以自由旋轉。當車體進入彎道尤其是小半徑或大曲率彎道時，一旦杜瓦發生小距離橫向偏移，超導塊材即產生磁通釘扎作用使杜瓦沿心軸產生跟隨軌道的旋轉，在過彎道的整個過程中每個懸浮導向單元的杜瓦都會跟隨軌道一同轉向，從而保證車體上所有杜瓦與永磁軌道的偏移始終在規定的範圍內；超導塊材能夠產生足夠的導向回復力，使杜瓦回位，保證高溫超導磁懸浮車能夠順利通過小半徑或大曲率的急彎，其曲線通過能力強，有利於高溫超導磁懸浮車的推廣和實際應用。
4、將超導磁浮車轉向架與車體區分成兩個相對獨立的整體，降低了維修難度。
附圖說明
圖1為本發明的具體實施例一中的超導磁浮車轉向架的側視圖。
圖2為本發明的具體實施例一中的超導磁浮車轉向架的俯視圖的簡單示意圖。
圖3為本發明的具體實施例一中擴展的超導磁浮車轉向架的側視圖。
圖4為本發明的具體實施例一中的超導磁浮車轉向架與車體底部的連接示意圖一。
圖5為本發明的具體實施例一中的超導磁浮車轉向架與車體底部的連接示意圖二。
圖6為本發明的具體實施例一中的超導磁浮車轉向架與車體底部的連接示意圖三。
圖7為本發明的具體實施例二中的超導磁浮車轉向架的側視圖。
圖8為本發明的具體實施例二中的超導磁浮車轉向架的俯視圖的簡單示意圖。
圖9為本發明的具體實施例二中擴展一的超導磁浮車轉向架的側視圖。
圖10為圖9的俯視圖的簡單示意圖。
圖11為本發明的具體實施例二中的超導磁浮車轉向架與車體底部的連接示意圖。
圖12為本發明的具體實施例二中擴展二的超導磁浮車轉向架的側視圖。
圖13為本發明的具體實施例三中的超導磁浮車轉向架的俯視圖的簡單示意圖。
圖14為本發明的具體實施例三中擴展的超導磁浮車轉向架的俯視圖的簡單示意圖。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖並舉實施例，對本發明進一步詳細說明。
本發明的技術方案中提供了一種曲線通過能力強的超導磁浮車轉向架，使得使用上述超導磁浮車轉向架的高溫超導磁浮車的曲線通過能力強，能夠順利通過小半徑或大曲率的急彎，有利於高溫超導磁懸浮車的推廣和實際應用。
本發明實施例中的超導磁浮車轉向架主要包括：至少一個二級橫梁和多個懸浮導向單元；
每個所述懸浮導向單元包括：連接梁和兩個杜瓦；所述兩個杜瓦分別與連接梁兩端的下表面連接(在一個較佳的具體實施例中，所述杜瓦與連接梁之間可發生較小角度的轉動，但轉動角度不大)；所述杜瓦內設置有高溫超導塊材；
所述二級橫梁的兩端分別與兩個相鄰的懸浮導向單元的連接梁的中部通過轉動軸連接，形成一個懸浮導向單元對。
另外，在本發明的技術方案中，所述連接梁的延伸方向可以是與車體的延伸方向相同，也可以是與車體的延伸方向垂直。
另外，在本發明的技術方案中，所述二級橫梁的延伸方向可以是與連接梁的延伸方向相同，也可以是與連接梁的延伸方向垂直。
此外，在本發明的技術方案中，上述懸浮導向單元對中包括2個懸浮導向單元，每個懸浮導向單元中包括2個杜瓦，因此，一個懸浮導向單元對中包括了4個杜瓦，從而構成了一個4杜瓦轉向架。
進一步的，在本發明的技術方案中，還可以對上述的超導磁浮車轉向架進行擴展。
例如，較佳的，在本發明的具體實施例中，所述超導磁浮車轉向架還可進一步包括：至少一個三級橫梁；
所述三級橫梁的兩端分別與兩個相鄰的懸浮導向單元對的二級橫梁的中部通過轉動軸連接，形成一個懸浮導向組。
另外，較佳的，在本發明的具體實施例中，所述三級橫梁的延伸方向可以是與連接梁的延伸方向相同，也可以是與連接梁的延伸方向垂直。
通過上述的擴展，使得所述超導磁浮車轉向架中的一個懸浮導向組中包括了2個懸浮導向單元對，共包括8個杜瓦，從而構成了一個8杜瓦轉向架。
更進一步的，在本發明的技術方案中，還可以對上述的超導磁浮車轉向架再次進行擴展。
例如，較佳的，在本發明的具體實施例中，所述超導磁浮車轉向架還可進一步包括：至少一個四級橫梁；
所述四級橫梁的兩端分別與兩個相鄰的懸浮導向組的三級橫梁的中部通過轉動軸連接，形成一個懸浮導向機構。
另外，較佳的，在本發明的具體實施例中，所述四級橫梁的延伸方向可以是與連接梁的延伸方向相同，也可以是與連接梁的延伸方向垂直。
通過上述的擴展，使得所述超導磁浮車轉向架中的一個懸浮導向機構中包括了2個懸浮導向組，共包括16個杜瓦，從而構成了一個16杜瓦轉向架。
依此類推，在本發明的技術方案中，可以根據實際應用情況的需要繼續進行擴展，設置N級橫梁，從而將所述超導磁浮車轉向架擴展為包括2N個杜瓦的2N杜瓦轉向架。例如，當N為2時，設置二級橫梁，得到4杜瓦轉向架；當N為3時，設置三級橫梁，得到8杜瓦轉向架；當N為4時，設置四級橫梁，得到16杜瓦轉向架；並可依此類推，得到2N杜瓦轉向架，在此不再贅述。
根據上述的介紹可知，本發明中的超導磁浮車轉向架可以有多種具體實現方式。以下將以其中的幾種具體實現方式為例，對本發明的技術方案進行詳細地介紹。
具體實施例一：連接梁的延伸方向與車體的延伸方向相同，N級橫梁的延伸方向與連接梁的延伸方向相同。
例如，圖1為本發明的具體實施例一中的超導磁浮車轉向架的側視圖，圖2為本發明的具體實施例一中的超導磁浮車轉向架的俯視圖的簡單示意圖。如圖1和圖2所示，較佳的，在本發明的具體實施例一中，所述超導磁浮車轉向架主要包括：一個二級橫梁12和兩個懸浮導向單元11；所述二級橫梁12的兩端分別與兩個相鄰的懸浮導向單元11的連接梁111的中部通過轉動軸110連接；每個懸浮導向單元中包括：連接梁111和兩個杜瓦112。因此，此時N＝2，所述超導磁浮車轉向架實際上是一個懸浮導向單元對，包括了4個杜瓦，從而是一個4杜瓦轉向架。
進一步的，在本發明的較佳實施例中，所述二級橫梁12與連接梁111的連接處還設置有減振裝置13。較佳的，在本發明的具體實施例中，所述減振裝置13可以是橡膠堆或空氣彈簧。通過設置上述減振裝置13，可以有效地減少振動，增加乘坐的舒適性。例如，可以通過空氣彈簧內的高差閥的高度調節功能來確保車體保持水平，因此即使在所裝載的載荷偏離車輛中心時，高溫超導磁浮車依然可以保持平穩。
進一步的，在本發明的較佳實施例中，所述連接梁111的中部的下方還設置有保護輪141(圖2中未示出)，該保護輪具有橫向和垂向的保護功能。通過設置上述保護輪，可以有效地防止車輛脫軌及防止杜瓦損壞，保證車輛運行安全。
進一步的，在本發明的具體實施例一中，還可以對上述的超導磁浮車轉向架進行擴展。
例如，較佳的，圖3為本發明的具體實施例一中擴展的超導磁浮車轉向架的側視圖，如圖3所示，在本發明的具體實施例一中，所述超導磁浮車轉向架還可進一步包括：三級橫梁15；
所述三級橫梁15的兩端分別與兩個相鄰的懸浮導向單元對的二級橫梁12的中部通過轉動軸連接，形成一個懸浮導向組。
進一步的，在本發明的較佳實施例中，所述三級橫梁15與二級橫梁12的連接處還設置有減振裝置13。較佳的，在本發明的具體實施例中，所述減振裝置13可以是橡膠堆或空氣彈簧。
進一步的，在本發明的較佳實施例中，所述三級橫梁15的中部的下方還設置有保護輪141，該保護輪具有橫向和垂向的保護功能。通過設置上述保護輪，可以有效地防止車輛脫軌及防止杜瓦損壞，保證車輛運行安全。
通過上述的擴展，使得所述超導磁浮車轉向架中的一個懸浮導向組中包括了2個懸浮導向單元對，共包括8個杜瓦，從而構成了一個8杜瓦轉向架。
更進一步的，在本發明的技術方案中，還可以對上述的超導磁浮車轉向架再次進行擴展。例如，可以根據實際應用情況的需要繼續進行擴展，設置N級橫梁，從而將所述超導磁浮車轉向架擴展為包括2N個杜瓦的2N杜瓦轉向架。例如，當N為2時，設置二級橫梁，得到4杜瓦轉向架；當N為3時，設置三級橫梁，得到8杜瓦轉向架；當N為4時，設置四級橫梁，得到16杜瓦轉向架；並可依此類推，得到2N杜瓦轉向架，在此不再贅述。
此外，在本發明的上述具體實施例一中，上述超導磁浮車轉向架是設置在單邊軌道上方的，即超導磁浮車轉向架中的所有杜瓦都是位於同一條磁軌上。
而在實際應用中，可以在永磁軌道的兩條磁軌上方都分別對稱設置相應的超導磁浮車轉向架，然後如圖4～圖6所示，通過車體1(例如，設置在車體1的底部的枕梁16)將設置在兩條磁軌3上方的超導磁浮車轉向架連接在一起，共同承載車體。
具體實施例二：連接梁的延伸方向與車體的延伸方向垂直，N級橫梁的延伸方向與連接梁的延伸方向垂直。
例如，圖7為本發明的具體實施例二中的超導磁浮車轉向架的側視圖，圖8為本發明的具體實施例二中的超導磁浮車轉向架的俯視圖的簡單示意圖。如圖7和圖8所示，較佳的，在本發明的具體實施例二中，所述超導磁浮車轉向架主要包括：一個二級橫梁22和兩個懸浮導向單元21；所述二級橫梁22的兩端分別與兩個相鄰的懸浮導向單元21的連接梁211的中部通過轉動軸210連接；每個懸浮導向單元21中包括：連接梁211和兩個杜瓦212。因此，此時N＝2，所述超導磁浮車轉向架實際上是一個懸浮導向單元對，包括了4個杜瓦，從而是一個4杜瓦轉向架。
進一步的，在本發明的較佳實施例中，所述二級橫梁22與連接梁211的連接處還設置有減振裝置。較佳的，在本發明的具體實施例中，所述減振裝置可以是橡膠堆或空氣彈簧。通過設置上述減振裝置，可以有效地減少振動，增加乘坐的舒適性。
進一步的，在本發明的較佳實施例中，所述連接梁211的下方也可設置保護輪(圖7、8、10中未示出)，所述二級橫梁22的下方也可設置保護輪241(如圖7和圖9所示，圖8、10中未示出)，該保護輪具有橫向和垂向的保護功能。通過設置上述保護輪241，可以有效地防止車輛脫軌及防止杜瓦損壞，保證車輛運行安全。
進一步的，在本發明的具體實施例二中，還可以對上述的超導磁浮車轉向架進行擴展。
例如，較佳的，圖9為本發明的具體實施例二中擴展一的超導磁浮車轉向架的側視圖，圖10為圖9的俯視圖的簡單示意圖，圖11為本發明的具體實施例二中的超導磁浮車轉向架與車體底部的連接示意圖。如圖9～圖11所示，在本發明的具體實施例二中，所述超導磁浮車轉向架還可進一步包括：三級橫梁25；
所述三級橫梁25的兩端分別與兩個相鄰的懸浮導向單元對的二級橫梁22的中部通過轉動軸連接，形成一個懸浮導向組。
進一步的，在本發明的較佳實施例中，所述三級橫梁25與二級橫梁22的連接處還設置有減振裝置23。較佳的，在本發明的具體實施例中，所述減振裝置23可以是橡膠堆或空氣彈簧。
通過上述的擴展，使得所述超導磁浮車轉向架中的一個懸浮導向組中包括了2個懸浮導向單元對，共包括8個杜瓦，從而構成了一個8杜瓦轉向架。
更進一步的，在本發明的技術方案中，還可以對上述的超導磁浮車轉向架再次進行擴展。例如，可以根據實際應用情況的需要繼續進行擴展，設置N級橫梁，從而將所述超導磁浮車轉向架擴展為包括2N個杜瓦的2N杜瓦轉向架。例如，當N為2時，設置二級橫梁，得到4杜瓦轉向架；當N為3時，設置三級橫梁，得到8杜瓦轉向架；當N為4時，設置四級橫梁，得到16杜瓦轉向架(如圖12所示的擴展二)；並可依此類推，得到2N杜瓦轉向架，在此不再贅述。
此外，在本發明的上述具體實施例二中，上述超導磁浮車轉向架是設置在永磁軌道的兩條磁軌上方的，即超導磁浮車轉向架中的一個懸浮導向單元21中的兩個杜瓦分別位於永磁軌道的兩條磁軌上方。
因此，在實際應用中，可以在永磁軌道的兩條磁軌上方設置多個超導磁浮車轉向架，然後如圖11所示，通過車體和N級橫梁將多個超導磁浮車轉向架連接在一起，共同承載車體。
具體實施例三：連接梁的延伸方向與車體的延伸方向相同，N級橫梁的延伸方向與連接梁的延伸方向相同或垂直。
例如，圖13為本發明的具體實施例三中的超導磁浮車轉向架的俯視圖的簡單示意圖。如圖13所示，較佳的，在本發明的具體實施例三中，所述超導磁浮車轉向架主要包括：一個二級橫梁32和兩個懸浮導向單元31；所述二級橫梁32的兩端分別與兩個相鄰的懸浮導向單元31的連接梁311的中部通過轉動軸310連接；每個懸浮導向單元中包括：連接梁311和兩個杜瓦312。因此，此時N＝2，所述超導磁浮車轉向架實際上是一個懸浮導向單元對，包括了4個杜瓦，從而是一個4杜瓦轉向架。
進一步的，在本發明的較佳實施例中，所述二級橫梁32與連接梁311的連接處還設置有減振裝置。較佳的，在本發明的具體實施例中，所述減振裝置可以是橡膠堆或空氣彈簧。通過設置上述減振裝置，可以有效地減少振動，增加乘坐的舒適性。
進一步的，在本發明的較佳實施例中，所述連接梁的中部的下方還設置有保護輪，該保護輪具有橫向和垂向的保護功能。通過設置上述保護輪，可以有效地防止車輛脫軌及防止杜瓦損壞，保證車輛運行安全。
進一步的，在本發明的具體實施例三中，還可以對上述的超導磁浮車轉向架進行擴展。
例如，較佳的，圖14為本發明的具體實施例三中擴展的超導磁浮車轉向架的俯視圖的簡單示意圖。如圖14所示，在本發明的具體實施例三中，所述超導磁浮車轉向架還可進一步包括：三級橫梁35；
所述三級橫梁25的兩端分別與兩個相鄰的懸浮導向單元對的二級橫梁32的中部通過轉動軸連接，形成一個懸浮導向組。
進一步的，在本發明的較佳實施例中，所述三級橫梁35與二級橫梁32的連接處還設置有減振裝置。較佳的，在本發明的具體實施例中，所述減振裝置可以是橡膠堆或空氣彈簧。
通過上述的擴展，使得所述超導磁浮車轉向架中的一個懸浮導向組中包括了2個懸浮導向單元對，共包括8個杜瓦，從而構成了一個8杜瓦轉向架。
更進一步的，在本發明的技術方案中，還可以對上述的超導磁浮車轉向架再次進行擴展。例如，可以根據實際應用情況的需要繼續進行擴展，設置N級橫梁，從而將所述超導磁浮車轉向架擴展為包括2N個杜瓦的2N杜瓦轉向架。例如，當N為2時，設置二級橫梁，得到4杜瓦轉向架；當N為3時，設置三級橫梁，得到8杜瓦轉向架；當N為4時，設置四級橫梁，得到16杜瓦轉向架；並可依此類推，得到2N杜瓦轉向架，在此不再贅述。
此外，在本發明的上述具體實施例二中，上述超導磁浮車轉向架是設置在永磁軌道的兩條磁軌上方的，即超導磁浮車轉向架中的一個懸浮導向單元21中的兩個杜瓦是位於同一條磁軌上方的，但同一個懸浮導向單元對中的4個杜瓦是分別位於永磁軌道的兩條磁軌上方的。
因此，在實際應用中，可以在永磁軌道的兩條磁軌上方設置多個超導磁浮車轉向架，通過車體和N級橫梁將多個超導磁浮車轉向架連接在一起，共同承載車體。
綜上可知，在本發明的超導磁浮車轉向架中，由於相鄰的兩個懸浮導向單元可以組成一個懸浮導向單元對，而相鄰的兩個懸浮導向單元對可以組成一個懸浮導向組，相鄰的兩個懸浮導向組可以組成一個懸浮導向機構，並可依此類推；而且，可以在車體底部前、後各連接一個懸浮導向機構，從而使得一個車體共有2N個懸浮導向單元，對車體進行懸浮導向作用，其懸浮導向作用強，增加了車體的載重量，大幅提高高溫超導磁懸浮車的載重能力，適用於大載重的高溫超導磁浮車。
另外，由於本發明的超導磁浮車轉向架中設置了二系懸掛機構，並採用了空氣彈簧等減振裝置，通過空氣簧內的高差閥的高度調節功能來確保車體保持水平，因此即使在所裝載的載荷偏離車輛中心時，高溫超導磁浮車依然可以保持平穩。
此外，由於本發明的超導磁浮車轉向架中的懸浮導向單元的連接梁可繞懸浮導向單元對的二級橫梁中部的鉸軸(即轉動軸)旋轉，每個懸浮導向單元對的二級橫梁又可繞三級橫梁旋轉，並依此類推，從而使每個懸浮導向單元的杜瓦與車體可以自由旋轉。當車體進入彎道尤其是小半徑或大曲率彎道時，一旦杜瓦發生小距離橫向偏移，超導塊材即產生磁通釘扎作用使杜瓦沿心軸產生跟隨軌道的旋轉，在過彎道的整個過程中每個懸浮導向單元的杜瓦都會跟隨軌道一同轉向，從而保證車體上所有杜瓦與永磁軌道的偏移始終在規定的範圍內；超導塊材能夠產生足夠的導向回復力，使杜瓦回位，保證高溫超導磁懸浮車能夠順利通過小半徑或大曲率的急彎，其曲線通過能力強，有利於高溫超導磁懸浮車的推廣和實際應用。
另外，本發明的超導磁浮車轉向架將超導磁浮車轉向架與車體區分成兩個相對獨立的整體，降低了維修難度。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明保護的範圍之內。