一种磁浮式辅助减振的空气弹簧的制作方法

1.本发明涉及列车空气弹簧减振性能维护，具体涉及一种磁浮式辅助减振的空气弹簧，属于轨道交通减振技术领域。


背景技术：

2.空气弹簧安装在转向架上，用于支撑列车车厢，并在运行过程中用于对车厢承担多向减振。
3.如图6所示，传统空气弹簧主要由下部的辅助簧14和上部的橡胶气囊1构成，辅助簧14和橡胶气囊1为空气弹簧的减振部件。
4.传统辅助簧14具有刚性的芯轴，芯轴的外周是与芯轴硫化为一体的向外向上堆积的橡胶堆15，橡胶堆15由内向外有多层与橡胶堆硫化为一体的金属隔套；在橡胶堆的外周是与橡胶堆硫化为一体的金属外套；金属外套的顶部是支撑板6。
5.橡胶气囊1的顶部是上盖板101，上盖板101底面外周与金属外套的外周之间由环形橡胶囊皮102包绕密封形成的橡胶气囊1。
6.支撑板6上设有磨耗板5，用于在橡胶气囊1突然泄压时承接沉落的上盖板101，并使上盖板101能够在磨耗板5上滑移。
7.从以上结构可以看出，上述橡胶气囊1和辅助簧14实际是一种上下串联式的结构，下部的辅助簧14要承接上部橡胶气囊1的全部载荷，并通过其橡胶堆15对所承接的载荷冲击实施减振。
8.由于橡胶气囊1和辅助簧14长期受车厢重压和在运行过程中长期反复的受到因道路不平顺而产生的载荷冲击，使得橡胶气囊1产生疲劳、变硬，辅助簧14产生不可恢复原有物理学特性的蠕变，导致橡胶囊皮102、橡胶堆15易于老化，其弹性越来越差，在后期的使用中的减振性能远不如初，表现为列车运行中的起伏顿挫、晃荡、异响等。
9.针对上述问题，本公司展开了综合研究，同时通过检索了解本领域的相关研究状况，目前尚未发现有专门针对上述问题进行综合研究的案例，而本公司则认为，有效解决上述问题，为列车长期保持良好的减振效果和延长空气弹簧使用寿命有着十分重要的意义。


技术实现要素：

10.本发明要解决的技术问题是：如何使空气弹簧具有并更长久的保持良好的减振性能。
11.针对上述问题，本发明提出的技术方案是：一种磁浮式辅助减振的空气弹簧，包括具有上盖板和橡胶囊皮的橡胶气囊，还包括斥力辅助减振机构，所述斥力辅助减振机构包括支座、上磁体和下磁体，所述橡胶囊皮包饶在上顶的上盖板周边和下方支座的上端周边之间形成封闭的橡胶气囊，上磁体固定在上盖板上，下磁体安装在上盖板下方的支座上，上盖板和下磁体之间有间距，上磁体和下磁体相邻的一端极性相同，能够形成磁斥力。
12.进一步地，在支座上端部设有上下叠加在一起的环形的磨耗板和环形的支撑板，磨耗板和支撑板的中央为能够使下磁体垂向通过的孔状空间；在支撑板下方的支座顶面中央设有向下凹陷的能够容纳下磁体的下磁体空间；当橡胶气囊无气时，上盖板能够沉落在磨耗板上。
13.进一步地，所述下磁体安装在下磁体空间内，下磁体的上端面的高度低于磨耗板的上表面。
14.进一步地，所述下磁体与支座之间有垂向设置的压簧，所述压簧下端压在支座上，下磁体压在压簧的上端，当下磁体受到增加的磁斥力时，下磁体将克服压簧的弹力下行。
15.进一步地，所述下磁体位于孔状空间的上方，当橡胶气囊无气，随上盖板沉落的上磁体使下磁体遭遇最大磁斥力时，下磁体将克服压簧的弹力下行至下磁体空间内。
16.进一步地，所述支座内设有圆柱形的底部封闭的减振空腔，减振空腔与下磁体空间之间设有连通的导向孔，所述压簧是安装在减振空腔内，所述压簧的上端有压在压簧上的压板，所述压板与下磁体之间有穿过导向孔将压板与下磁体固定连接的升降杆。
17.进一步地，所述压板上有上下贯通的阻尼孔，所述减振空腔内注满阻尼液，阻尼液浸没压簧和压板。
18.进一步地，在减振空腔顶壁中央以上的支座上设有与减振空腔相通的缓冲空间，所述阻尼液的液面位于缓冲空间内；缓冲空间开口周围的减振空腔的环形顶壁设为限制压板上行高度的限位面。
19.进一步地，所述上磁体和下磁体为永磁体或电磁铁。
20.进一步地，所述上盖板与下方磨耗板之间的间距相对于原有间距增加20%—50%。
21.有益效果：辅助减振机构替代了传统传统的辅助簧，能够使空气弹簧整体表现出更优于传统空气弹簧的减振性能，具体地： 1、辅助减振机构为橡胶气囊分担了车厢施加在上盖板上载荷的一部分，并在全生命周期内为橡胶气囊减弱冲击载荷，能够显著降低橡胶气囊内气压的压强，为橡胶气囊的橡胶囊皮减轻胀压力和减小橡胶囊皮的胀压胀缩幅度，能大大延缓橡胶囊皮的老化速度，能够使空气弹簧长期保持良好的减振性能。
22.2、能够按需吸收冲击动能，无需在空气弹簧外另外设置减振机构，使列车二系悬挂机构的减振完全集成于空气弹簧。
23.3、若上磁体和下磁体采用永磁材料，则磁斥力能长期保有，无需电力维持，制作和使用成本都很低。
附图说明
24.图1为实施例一中空气弹簧的剖视示意图，图中示出上磁体和下磁体为永磁体；图2为实施例二中空气弹簧的剖视示意图，图中示出上磁体和下磁体为永磁体；图3为实施例三中空气弹簧的剖视示意图，图中示出上磁体和下磁体为永磁体；图4为图3所示空气弹簧的减振空腔内未加注阻尼液的剖视示意图；图5为实施例三中空气弹簧的剖视示意图，图中示出上磁体和下磁体为电磁体；图6为现有技术空气弹簧的剖视示意图。
25.图中：1、橡胶气囊；101、上盖板；102、橡胶囊皮；2、支座；201、下磁体空间；202、减
振空腔；203、导向孔；204、缓冲空间；205、限位面；3、上磁体；4、下磁体；5、磨耗板；6、支撑板；7、孔状空间；8、压簧；9、压板；901、阻尼孔；10、升降杆；11、阻尼液；12、密封板；13、密封垫；14、辅助簧；15、橡胶堆。
具体实施方式
26.下面结合实施例和附图对本发明做进一步的描述：如图1—6所示，为便于理解本技术，我们在本技术将列车空气弹簧上盖板101承受的压力定义为静载荷和冲击载荷两种。静载荷是列车在平顺道路运行时上盖板101受到车厢的压力是恒定的，没有太大的波动；冲击载荷是列车在不平顺道路运行过程中上盖板101受到车厢突然加大的压力，这个压力接着又减小。
27.实施例一如图1所示，一种磁浮式辅助减振的空气弹簧，包括具有上盖板101和橡胶囊皮102的橡胶气囊1，还包括斥力辅助减振机构。斥力辅助减振机构包括支座2、上磁体3和下磁体4。橡胶囊皮102包饶在上顶的上盖板101周边和下方支座2的上端周边之间形成封闭的橡胶气囊1，橡胶气囊1内充满气体。上磁体3固定在上盖板101上，下磁体4安装在上盖板101下方的支座2上，上盖板101和下磁体4之间有间距，上磁体3和下磁体4相邻的一端极性相同，同为n极或s极，能够形成磁斥力，使固定了上磁体3的上盖板101浮于下磁体4的上方。上盖板101承接车厢施加的重力载荷和在不平顺道路上运行时产生的冲击载荷，其支撑力按传统应全部由橡胶气囊1内的气压提供，通过本发明改进，上磁体3和下磁体4之间的磁斥力能够提供部分支撑力，为橡胶气囊1分担部分载荷。
28.由于两个相斥的磁体之间的斥力大小与两个磁体之间间距关系密切，即当两个磁体之间间距较小时，其相斥的力相对较小，但当两个磁体之间间距减小至接近时，斥力将急剧增大。因此，本发明设置中，当上盖板101承接的载荷为静载荷或较小的冲击载荷时，上磁体3和下磁体4之间间距相对较大，下磁体4对上磁体3的斥力也就相对较小，磁斥力对橡胶气囊1的刚度影响较小，有利于此种载荷较低状况下对橡胶气囊1的刚度要求，而此种载荷较低状况下也无需下磁体4和上磁体3为上盖板101提供过大的支撑力；当上盖板101承接的载荷为过大的冲击载荷时，上磁体3和下磁体4之间间距减小至接近，下磁体4对上磁体3的斥力急剧增大，磁斥力对橡胶气囊1的刚度影响增大，有利于此种过载状况下对橡胶气囊1的刚度要求，而此种过载状况下也正需要下磁体4和上磁体3为上盖板101提供大的支撑力，以大幅减轻橡胶气囊1的橡胶囊皮102受到的极限压胀力和缩小橡胶囊皮102受到的压胀力的变化幅度，能大大延缓橡胶囊皮的老化速度，使空气弹簧长期保持良好的减振性能。
29.上述上盖板101和下磁体4之间有间距，是在上盖板101承受冲击载荷以及橡胶气囊1无气时，上盖板101下行不能与下磁体4接触，一是避免正常使用时上盖板101与下磁体4之间形成干涉，影响空气弹簧的水平刚度，二是在橡胶气囊1无气时要使上盖板101能够正常沉落到如下所述的磨耗板5上。
30.在支座2上端部设有上下叠加在一起的环形的磨耗板5和环形的支撑板6，磨耗板5和支撑板6的中央为能够使下磁体4垂向通过的孔状空间7；在支撑板6下方的支座2顶面中央设有向下凹陷的能够容纳下磁体4的下磁体空间201；当橡胶气囊1无气时，上盖板101能够沉落在磨耗板5上，使上盖板101能够在磨耗板5上滑移。
31.下磁体4安装在下磁体空间201内，下磁体4的上端面的高度低于磨耗板5的上表面。
32.上述上磁体3和下磁体4为永磁体或电磁铁。作为优选，上磁体3和下磁体4为永磁体。
33.由于本发明橡胶气囊是直接设置在刚性的支座2上，由刚性的支座2替代了具有一定减振弹性的具有橡胶堆的辅助簧，若橡胶气囊1仍按原规格设置，则其刚度必然增大，减振效果变差，为了平抑增大的刚度，采取将上盖板101与下方磨耗板5之间的间距相对于原有间距增加20%—50%方式来使空气弹簧保持在合理区间。
34.实施例二如图2所示，其与实施例一的不同之处在于，下磁体4与支座2之间有垂向设置的压簧8，所述压簧8下端压在支座2上，下磁体4压在压簧8的上端，当下磁体4受到增加的磁斥力时，下磁体4将克服压簧8的弹力下行。进一步地，下磁体4位于孔状空间7的上方，当橡胶气囊1无气，随上盖板101沉落的上磁体3使下磁体4遭遇最大磁斥力时，下磁体4将克服压簧8的弹力下行至下磁体空间201内。这样设置的好处在于，应用状态下，下磁体4上端面可以高于磨耗板5，使下磁体4能够更接近上磁体3，形成更大的磁斥力。
35.实施例三如图3—5所示，其与实施例二的不同之处在于：支座2内设有圆柱形的底部封闭的减振空腔202，减振空腔202与下磁体空间201之间设有连通的导向孔203，压簧8是安装在减振空腔202内，所述压簧8的上端有压在压簧8上的压板9，所述压板9与下磁体4之间有穿过导向孔203将压板9与下磁体4固定连接的升降杆10。
36.压板9上有上下贯通的阻尼孔901，所述减振空腔202内注满阻尼液11，阻尼液11浸没压簧8和压板9。当上盖板101承受垂向冲击载荷时，通过上磁体3与下磁体4之间磁斥力的变化使压板9作活塞式上下运动，使阻尼液11通过阻尼孔901产生吸收冲击动能的阻尼作用，从而能够增强整个空气弹簧的吸能减振效果，可以免去列车二系悬挂中除空气弹簧外的垂向减震器的设置。
37.注：为增强二系悬挂吸能减振效果，弥补空气弹簧吸能减振能力的不够，经常在车厢与转向架之间除空气弹簧外加设垂向减震器。
38.在减振空腔202顶壁中央以上的支座2上设有与减振空腔202相通的缓冲空间204，所述阻尼液11的液面位于缓冲空间204内，使压板9完全浸没在阻尼液中；缓冲空间204开口周围的减振空腔202的环形顶壁设为限制压板9上行高度的限位面205。
39.上述减振空腔202、缓冲空间204是与橡胶气囊1的内空间是相通的，位于缓冲下运动时，阻尼液11无法沿导向孔203上行。
40.为能够实现减振空腔202内各部件的装配，减振空腔202开口于支座2的底部，再在支座2底部固定可拆卸的密封板12，密封板12与支座2之间设置密封垫13。
41.上述实施例只用于更清楚的描述本发明，而不能视为限制本发明涵盖的保护范围，任何等价形式的修改都应视为落入本发明涵盖的保护范围之中。