用于超导电动磁浮列车的摇臂式导向轮装置及悬浮装置的制作方法

1.本实用新型涉及磁浮列车导向轮技术领域，尤其涉及一种用于超导电动磁浮列车的摇臂式导向轮装置及悬浮装置。


背景技术：

2.当前传统轨道交通车辆在速度达到600km/h时，其空气阻力占总阻力的比重将达到90％，并由此带来剧烈的振动、噪声，严重制约传统轨道交通车辆的进一步提速。低真空管道磁浮交通作为让磁浮列车在低真空管道中运行的一种交通工具，可以有效规避空气阻力对速度提升的影响；此外，采用磁悬浮这种非接触运行方式代替传统的轮轨关系可以有效规避轮轨摩擦、黏着、振动对提速的限制，兼具平稳舒适、噪音小、爬坡能力强、安全性高、能耗较低等优点，是一种理想的未来交通工具。本实用新型涉及的低真空管道磁浮交通采用电动悬浮制式。采用电动悬浮制式的列车在静止或低速运行时，车载超导线圈与地面8字线圈作用产生的导向力较小，不足以维持列车稳定运行，因此在低速运行或停车时，列车需要依靠导向轮支撑在轨道侧壁上运行；达到临界速度后，车载超导线圈与地面8字线圈作用产生足够的导向力，此时导向轮可脱离侧壁，列车依靠超导线圈产生的导向力稳定运行。
3.专利“一种适用于低真空管道超高速磁浮的悬浮架”(cn209921070u)公开了一种磁悬浮列车低速运行时用以沿导向轨进行机械导向的导向轮装置，其特征在于，导向轮装置整体采用伸缩式结构，导向轮通过销轴安装在作动筒活塞杆上，液压作动筒固定安装在悬浮架构架端梁顶部，通过驱动液压作动筒活塞杆的伸缩实现导向轮的收放。
4.专利“一种永磁电动磁浮列车走行机构”(cn201911211358.8)公开了一种永磁电动悬浮列车低速运行时用以导向的低速导向轮装置，其特征在于，导向轮装置整体采用固定式结构，导向轮通过导向轮装置架与悬浮架构架固定连接，并与垂直平面呈一定角度放置，保证列车起浮后借助导向轮与垂直平面的角度完成与导向轨的快速脱离。
5.上述专利1涉及的磁浮车辆导向轮装置采用伸缩式结构，这种安装方式会导致导向轮径向方向与作动筒伸缩轴存在较大偏心，伸缩过程中会产生较大的扭转力矩，导致作动筒活塞杆在伸缩时与作动筒外筒间产生较大的摩擦，影响作动筒使用寿命；这种安装方式还会增加作用在悬浮架构架外端面的扭转力矩，需在该部位进行结构加强设计，不利于磁浮列车的轻量化；这种安装方式还会带来因结构扭转、弯曲引起的振动，不利于磁浮列车的舒适性。
6.上述专利2设计的磁浮车辆导向轮装置采用固定式结构，这种安装方式不具备收放功能，结构简单，但对轨道断面形式提出了特殊的要求，将增加轨道建设时的土建和基建成本，不利于低真空管道超导电动磁浮系统的经济性。因此，现有技术中所提供的导向轮装置存在作动筒使用寿命降低、附加力矩较大、稳定性不足、经济性不强等问题。


技术实现要素：

7.本实用新型提供了一种用于超导电动磁浮列车的摇臂式导向轮装置及悬浮装置，
能够解决现有技术中导向轮装置存在作动筒使用寿命降低、附加力矩较大、稳定性不足及经济性不强的技术问题。
8.本实用新型提供了一种用于超导电动磁浮列车的摇臂式导向轮装置，导向轮装置包括：轮叉，轮叉具有导向轮容纳腔，轮叉可转动地设置在悬浮架上；导向轮，导向轮设置在导向轮容纳腔内且与轮叉可转动连接；作动筒组件，作动筒组件包括作动筒和伸缩杆，作动筒组件可转动地设置在悬浮架上，伸缩杆可在作动筒内伸缩移动，伸缩杆与轮叉可转动连接，导向轮装置通过伸缩杆的伸缩移动以驱动轮叉相对于悬浮架转动。
9.进一步地，导向轮装置还包括第一锁定单元和第二锁定单元，第一锁定单元和第二锁定单元设置在作动筒上，第一锁定单元用于对伸缩杆的伸出位置进行锁定，第二锁定单元用于对伸缩杆的缩回位置进行锁定。
10.进一步地，导向轮装置还包括第一滑动轴承，导向轮通过第一滑动轴承与轮叉可转动连接，第一滑动轴承为双套圆锥滚子轴承。
11.进一步地，作动筒为铝合金制的作动筒，活塞杆为钛合金制的作动筒。
12.进一步地，导向轮包括导向轮轮毂和空心充气轮胎，空心充气轮胎设置在导向轮轮毂的外圆周侧。
13.进一步地，导向轮轮毂为锻造铝合金制轮毂。
14.进一步地，轮叉为铝合金制轮叉。
15.进一步地，轮叉包括第一摇杆、第二摇杆和中间连杆，中间连杆设置在第一摇杆和第二摇杆之间且分别与第一摇杆和第二摇杆固定连接，第一摇杆的一端和第二摇杆的一端分别与导向轮可转动连接，第一摇杆的另一端和第二摇杆的另一端均可转动地设置在设置在悬浮架上，中间连杆与伸缩杆可转动连接。
16.根据本实用新型的另一方面，提供了一种用于超导电动磁浮列车的悬浮装置，悬浮装置包括导向轮装置和悬浮架，导向轮装置为如上所述的导向轮装置，导向轮装置可转动地设置在悬浮架上。
17.其特征在于，用于超导电动磁浮列车的悬浮装置包括四个导向轮装置，四个导向轮装置间隔设置在悬浮架上。
18.应用本实用新型的技术方案，提供了一种用于超导电动磁浮列车的摇臂式导向轮装置，该导向轮装置通过将作动筒组件设置为可绕悬浮架旋转的摇臂式，有效消除了伸缩过程中导向轮径向方向与作动筒活塞杆之间存在的扭转力矩，从而消除了活塞杆与作动筒外筒之间的摩擦力，减轻了因结构扭转、弯曲引起的振动，提高了作动筒的使用寿命及磁浮列车运行的舒适性；同时，本实用新型所提供的导向轮装置对轨道断面形式无特殊要求，有利于低真空管道超导电动磁浮系统的经济性。因此，本实用新型所提供的摇臂式导向轮装置与现有技术相比，稳定性高，附加力矩小，使用寿命长，有效解决了现有技术中磁浮列车导向装置存在的作动筒使用寿命降低、附加力矩较大、稳定性不足、经济性不强等问题。
附图说明
19.所包括的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本实用新型的实施例，并与文字描述一起来阐释本实用新型的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来
讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1示出了根据本实用新型的具体实施例提供的用于超导电动磁浮列车的摇臂式导向轮装置的正视图；
21.图2示出了图1中提供的用于超导电动磁浮列车的摇臂式导向轮装置的俯视图。
22.其中，上述附图包括以下附图标记：
23.10、轮叉；10a、导向轮容纳腔；11、第一摇杆；12、第二摇杆；13、中间连杆；20、导向轮；21、导向轮轮毂；22、空心充气轮胎；30、作动筒组件；40、第一安装座；50、第二安装座；60、轮轴；100、导向轮装置；200、悬浮架。
具体实施方式
24.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
26.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
27.如图1和图2所示，根据本实用新型的具体实施例提供了一种用于超导电动磁浮列车的摇臂式导向轮装置，该导向轮装置包括轮叉10、导向轮20和作动筒组件30，轮叉10具有导向轮容纳腔10a，轮叉10可转动地设置在悬浮架上，导向轮20设置在导向轮容纳腔10a内且与轮叉10可转动连接，作动筒组件30包括作动筒31和伸缩杆32，作动筒组件30可转动地设置在悬浮架上，伸缩杆32可在作动筒31内伸缩移动，伸缩杆32与轮叉10可转动连接，导向轮装置通过伸缩杆32的伸缩移动以驱动轮叉10相对于悬浮架转动。
28.应用此种配置方式，提供了一种用于超导电动磁浮列车的摇臂式导向轮装置，该导向轮装置通过将作动筒组件设置为可绕悬浮架旋转的摇臂式，有效消除了伸缩过程中导向轮径向方向与作动筒活塞杆之间存在的扭转力矩，从而消除了活塞杆与作动筒外筒之间的摩擦力，减轻了因结构扭转、弯曲引起的振动，提高了作动筒的使用寿命及磁浮列车运行的舒适性；同时，本实用新型所提供的导向轮装置对轨道断面形式无特殊要求，有利于低真
空管道超导电动磁浮系统的经济性。因此，本实用新型所提供的摇臂式导向轮装置与现有技术相比，稳定性高，附加力矩小，使用寿命长，有效解决了现有技术中磁浮列车导向装置存在的作动筒使用寿命降低、附加力矩较大、稳定性不足、经济性不强等问题。
29.进一步地，在本实用新型中，为了将导向轮的运动范围限值在设定区域内，可将导向轮装置配置为还包括第一锁定单元和第二锁定单元，第一锁定单元和第二锁定单元设置在作动筒31上，第一锁定单元用于对伸缩杆32的伸出位置进行锁定，第二锁定单元用于对伸缩杆32的缩回位置进行锁定。作为本实用新型的一个具体实施例，可在作动筒31内集成上位机械锁和下位机械锁以使导向轮装置具有收回和伸出两个锁定位置。可替换地，也可采用其他结构形式的锁定单元，此处不做限制。
30.在本实用新型中，如图1和图2所示，轮叉10包括第一摇杆11、第二摇杆12和中间连杆13，中间连杆13设置在第一摇杆11和第二摇杆12之间且分别与第一摇杆11和第二摇杆12固定连接，第一摇杆11的一端和第二摇杆12的一端分别与导向轮20可转动连接，第一摇杆11的另一端和第二摇杆12的另一端均可转动地设置在设置在悬浮架200上，中间连杆13与伸缩杆32可转动连接。主要用于导向轮20的安装，同时也是导向轮20的主要承力部件，为了保证足够的强度及不导磁性，轮叉10采用高强度7系铝合金锻造，其一端通过轮轴60安装导向轮20，另一端通过滑动轴承与作动筒31连接，中部通过滑动轴承与悬浮架200连接，可绕悬浮架200转动。
31.作动筒组件30以液压作为动力源，同时是导向轮20的承力部件，为保证足够的强度和不导磁性，导向轮外筒采用铝合金制成，活塞杆采用钛合金制成，用以为导向轮20的伸出与收回提供动力并传递横向载荷，其一端通过滑动轴承与轮叉10连接，另一端通过滑动轴承与悬浮架200连接，可绕悬浮架200转动。
32.第一锁定单元和第二锁定单元以机械锁的形式集成在作动筒内部，用以导向轮伸出和收回状态的可靠锁定。
33.导向轮20包括导向轮轮毂21和空心充气轮胎22，空心充气轮胎22设置在导向轮轮毂21的外圆周侧。导向轮轮毂采用锻造铝合金制造，轮毂设计为加密辐条型以减弱涡流阻力，导向轮轮胎采用空心充气轮胎以满足较高的使用速度和较大的承载能力要求，并为列车适应线路不平顺提供一定的缓冲能力。
34.在本实用新型中，导向轮装置还包括第一滑动轴承，导向轮20通过第一滑动轴承与轮叉10可转动连接，第一滑动轴承为双套圆锥滚子轴承。通过将第一滑动轴承配置为双套圆锥滚子轴承，其同时具有横向和垂向的承载能力，优先选用非金属材料制成的轴承如陶瓷轴承以适应强磁场环境。
35.根据本实用新型的另一方面，提供了一种用于超导电动磁浮列车的悬浮装置，该悬浮装置包括导向轮装置100和悬浮架200，导向轮装置100为如上所述的导向轮装置100，导向轮装置100可转动地设置在悬浮架200上。
36.应用此种配置方式，提供了一种用于超导电动磁浮列车的悬浮装置，由于本实用新型的摇臂式导向轮装置通过将作动筒组件设置为可绕悬浮架旋转的摇臂式，有效消除了伸缩过程中导向轮径向方向与作动筒活塞杆之间存在的扭转力矩，从而消除了活塞杆与作动筒外筒之间的摩擦力，减轻了因结构扭转、弯曲引起的振动，提高了作动筒的使用寿命及磁浮列车运行的舒适性；同时，本实用新型所提供的导向轮装置对轨道断面形式无特殊要
求，有利于低真空管道超导电动磁浮系统的经济性，因此，将本实用新型所提供的摇臂式导向轮装置用于超导电动磁浮列车的悬浮装置中，能够极大地提高悬浮装置的工作性能。
37.作为本实用新型的一个具体实施例，为了保证列车运行的平稳性，用于超导电动磁浮列车的悬浮装置包括四个导向轮装置100，四个导向轮装置100间隔设置在悬浮架200上。
38.为了对本实用新型有进一步地了解，下面结合图1和图2对本实用新型所提供的用于超导电动磁浮列车的摇臂式导向轮装置进行详细说明。
39.如图1和图2所示，根据本实用新型的具体实施例提供了一种用于超导电动磁浮列车的摇臂式导向轮装置，该摇臂式导向轮装置包括轮叉10、导向轮20、作动筒组件30、第一安装座40、第二安装座50、轮轴60及相应的控制系统和液压系统组成，作动筒组件30包括作动筒31和伸缩杆32，导向轮20包括导向轮轮毂21和空心充气轮胎22，空心充气轮胎22设置在导向轮轮毂21的外圆周侧。
40.轮叉10的一端通过轮轴60安装导向轮轮毂21，导向轮轮毂21上压装空心充气轮胎22，轮叉10的中部通过滑动轴承安装在第一安装座40上，并可绕第一安装座40转动，另一端通过滑动轴承与伸缩杆32的一端可转动相连接；伸缩杆32可伸缩地设置在作动筒31内，作动筒31通过滑动轴承与第二安装座50可转动连接，并可绕第二安装座50转动。液压系统通过驱动作动筒31实现导向轮的伸出与收回动作，伸出及收回到位后的位置保持由作动筒内部的上位锁与下位锁实现。
41.轮叉10是导向轮系统的主要承力部件，采用7系铝合金材料锻造以保证足够的强度及强磁场环境适应性。作动筒31通过液压驱动装置控制导向轮的伸出与收回并传递横向载荷，缸内集成机械锁，具备伸出和收回两个锁定位置，为获得良好的刚强度及强磁场环境适应性，作动筒外筒采用铝合金制造，作动筒活塞杆采用钛合金制造。导向轮轮毂21设计为辐条状以减小涡流阻力，支撑轮轮胎采用空心充气轮胎以获得较高的运用速度和较大的承载能力，并能满足真空环境的使用要求；导向轮轮毂21的轴承采用双套圆锥滚子轴承以同时承载横向力和垂向力，选择陶瓷等非磁性材料以适应强磁场环境。
42.综上所述，本实用新型提供了一种适应低真空、强磁场环境的用于超导电动磁浮列车的摇臂式导向轮装置，该导向轮装置通过将作动筒组件设置为可绕悬浮架旋转的摇臂式，有效消除了伸缩过程中导向轮径向方向与作动筒活塞杆之间存在的扭转力矩，从而消除了活塞杆与作动筒外筒之间的摩擦力，减轻了因结构扭转、弯曲引起的振动，提高了作动筒的使用寿命及磁浮列车运行的舒适性；同时，本实用新型所提供的导向轮装置对轨道断面形式无特殊要求，有利于低真空管道超导电动磁浮系统的经济性。因此，本实用新型所提供的摇臂式导向轮装置与现有技术相比，稳定性高，附加力矩小，使用寿命长，有效解决了现有技术中磁浮列车导向装置存在的作动筒使用寿命降低、附加力矩较大、稳定性不足、经济性不强等问题。
43.在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮
廓的内外。
44.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
45.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
46.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。