[发明专利]一种用于城轨车辆的质量可调的吸振器及减振原理

权利要求书

1.一种用于城轨车辆的质量可调的吸振器，其特征在于：所述吸振器包括底架基座(1)、正六边形箱体(2)、螺杆机构(3)、正六边形限位块机构(4)、横向液压弹簧机构(5)、圆形振子机构(6)和垂向液压弹簧机构(7)；所述底架基座(1)固定安装在城轨车辆车体底端中部，正六边形箱体(2)通过螺栓组安装在底架基座(1)上，所述圆形振子机构(6)的上下两端通过螺杆机构(3)固定安装有正六边形限位块机构(4)，所述正六边形限位块机构(4)通过横向液压弹簧机构(5)与垂向液压弹簧机构(7)固定在正六边形箱体(2)内部，所述垂向液压弹簧机构(7)与横向液压弹簧机构(5)结构相同，包括液压缸(51)、弹簧(52)和铰链装置(53)，所述弹簧(52)套在液压缸(51)外部，所述圆形振子机构(6)上下底配合装有橡胶垫(62)。

2.一种用于城轨车辆的质量可调的吸振器的减振原理，其特征在于：使用如权利要求1所述的用于城轨车辆的质量可调的吸振器，利用准零刚度原理，以横向液压弹簧机构(5)作为负刚度元件，与作为正刚度元件的垂向液压弹簧机构(7)并联，可实现系统在其平衡位置附近的非线性刚度，从而改变系统的刚度和结构参数；当城轨车辆车体受到轨道不平顺影响时，所述吸振器也会产生相应的垂向位移，使得吸振器系统整体刚度在静平衡位置近似为零，产生准零刚度，最终降低城轨车辆车体的垂向位移，其具体的主要原理为：城轨车辆运行时，由于轨道不平顺的影响，车体会产生垂向位移，同时连接在车体底端中部的吸振器也会有相应的位移x，所以动力吸振器系统所受力F与位移x的关系为：

其中，k_h为横向液压弹簧机构刚度；k_v为垂向液压弹簧机构刚度；l为振子到箱体的水平距离，θ为垂向液压弹簧机构与水平位置之间的夹角；

对式(1)求导得吸振器系统的刚度k：

由式(2)可以看出系统的整体刚度呈现非线性状态，从而拓宽了系统的减振频带，增强了减振性能；

同时，通过改变圆形振子机构(6)的数量来改变吸振器系统的固有频率及刚度，从而得到更好的吸振效果，能适应各种不同城轨车辆车型以及城轨车辆遇到的不同工况。

3.根据权利要求1所述的一种用于城轨车辆的质量可调的吸振器，其特征在于：所述底架基座(1)采用开槽设计，槽内开有配合安装正六边形箱体(2)安装的六个顶部通孔(12)，六个侧面各开有两个侧壁通孔(11)，用于固定安装在城轨车辆车体底部。

4.根据权利要求1所述的一种用于城轨车辆的质量可调的吸振器，其特征在于：所述吸振器的正六边形箱体(2)顶部六个角开有螺纹孔(21)并通过组合螺栓与底架基座(1)相连，其内部侧壁上开有箱壁螺纹孔(22)，分别用来固定横向液压弹簧机构(5)与垂向液压弹簧机构(7)，固定横向液压弹簧机构(5)的箱壁螺纹孔(22)水平高度高于固定垂向液压弹簧机构(7)的箱壁螺纹孔(22)。

5.根据权利要求1所述的一种用于城轨车辆的质量可调的吸振器，其特征在于：所述螺杆机构(3)由螺纹杆(31)与六角螺母(32)构成，用于固定正六边形限位块机构(4)和圆形振子机构(6)。

6.根据权利要求1所述的一种用于城轨车辆的质量可调的吸振器，其特征在于：所述正六边形限位块机构(4)上下表面各开有六个限位块通孔(41)用来安装螺纹杆(31)，三个侧面开各有两个限位块螺纹孔(43)，用来连接横向液压弹簧机构(5)与垂向液压弹簧机构(7)。

7.根据权利要求1所述的一种用于城轨车辆的质量可调的吸振器，其特征在于：所述横向液压弹簧机构(5)由液压缸(51)、弹簧(52)和铰链装置(53)组成，所述弹簧(52)套在液压(51)外部。

8.根据权利要求2所述的一种用于城轨车辆的质量可调的吸振器的减振原理，其特征在于：所述横向液压弹簧机构(5)通过铰链装置(53)用螺栓固定连接在正六边形箱体(2)与正六边形限位块机构(4)之间，所述横向液压弹簧机构(5)安装完成后处于水平位置。

9.根据权利要求2所述的一种用于城轨车辆的质量可调的吸振器的减振原理，其特征在于：所述圆形振子机构(6)的上底与下底表面都覆盖有橡胶垫，用来保护振子与限位块之间的链接，同时，圆形振子机构(6)的数量随城轨车辆型号的不同进行改变。