專利名稱：一種牽引直線電機(jī)中置的磁懸浮車輛走行單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁懸浮車輛的走行單元，尤其是一種牽引直線電機(jī)水平布置在左、右懸浮電磁鐵之間的磁懸浮車輛走行單元。
背景技術(shù)：
磁懸浮交通技術(shù)源于二十世紀(jì)三十年代，在二十世紀(jì)末得到顯著發(fā)展，并逐漸走向商業(yè)化運(yùn)營。磁懸浮車輛具有速度快、轉(zhuǎn)彎半徑小、爬坡能力強(qiáng)、噪音污染小等優(yōu)點(diǎn)，尤其適合作為城市的和城際間的現(xiàn)代化交通工具。《中山大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)》47卷增刊2中論文“低速城軌磁浮車輛的耦合動(dòng)力學(xué)仿真研究”公布了一種中低速磁懸浮車輛走行單元的三維結(jié)構(gòu)簡圖，如圖I所示 ，目前中低速磁懸浮車輛走行單元由左、右兩個(gè)獨(dú)立的懸浮模塊和防滾解耦機(jī)構(gòu)組成，左懸浮模塊10和右懸浮模塊11結(jié)構(gòu)相同，相對軌道中心面22對稱布置在軌道上，兩個(gè)獨(dú)立的懸浮模塊再通過防滾解耦機(jī)構(gòu)連接。以左懸浮模塊10為例，左懸浮模塊10由兩個(gè)承載托臂12、一根縱梁13、一根電磁鐵14、一臺牽引直線電機(jī)15組成，可實(shí)現(xiàn)懸浮、導(dǎo)向、推進(jìn)等功能并支撐車體。縱梁13的兩端分別與兩個(gè)承載托臂12固接，形成左懸浮模塊10的基本構(gòu)架。牽引直線電機(jī)15水平固接在兩個(gè)承載托臂12之間縱梁13的下方，牽引直線電機(jī)15的極面朝下。電磁鐵14側(cè)面與承載托臂12向下伸出的部分固接，磁極面朝上，與牽引直線電機(jī)15的極面平行相對，形成“C”字形。磁懸浮軌道的截面為水平放置的“F”形，故稱為F軌，主要部位有F軌磁極、鋁反應(yīng)板和F把，如圖2所示。磁懸浮車輛行進(jìn)時(shí)，通過電磁鐵14與F軌磁極23間的電磁吸力實(shí)現(xiàn)懸浮，通過牽引直線電機(jī)15與鋁反應(yīng)板24間的電磁力實(shí)現(xiàn)推進(jìn)，牽引直線電機(jī)與鋁反應(yīng)板之間的間隙(即電機(jī)氣隙)越小電機(jī)效率越高；落車時(shí)，通過承載托臂12內(nèi)側(cè)設(shè)置的駐車滑橇16支撐在F把25上，可避免損壞鋁反應(yīng)板24。所述防滾解耦機(jī)構(gòu)由兩片上防滾梁42、兩片下防滾梁43、兩根左防滾吊桿50和兩根右防滾吊桿51組成。左懸浮模塊10的前、后端各安裝了一片上防滾梁42，右懸浮模塊11的前、后端各安裝了一片下防滾梁43，四片防滾梁的外形結(jié)構(gòu)相同，每片防滾梁僅能相對懸浮模塊繞垂向轉(zhuǎn)動(dòng)。前端的上防滾梁42和下防滾梁43之間通過前端的左防滾吊桿50和右防滾吊桿51及兩端的球鉸連接，后端的上防滾梁42和下防滾梁43之間通過后端的左防滾吊桿50和右防滾吊桿51及兩端的球鉸連接。這種走行單元存在以下不足一、現(xiàn)有技術(shù)中牽引直線電機(jī)布置在前、后承載托臂之間，在長度方向受到走行單元和托臂尺寸的限制。在寬度方向上，如果增加電機(jī)寬度，就必須增加與之對應(yīng)的鋁反應(yīng)板的寬度，而駐車滑橇不能落在鋁反應(yīng)板上只能落在F把上，因此加寬鋁反應(yīng)板會(huì)使落車時(shí)車體載荷給懸浮模塊帶來更大的繞軌道側(cè)滾力矩，帶來防滾設(shè)計(jì)困難。因此，現(xiàn)有技術(shù)中牽引直線電機(jī)的布局方式，限制了其長度和寬度進(jìn)一步增大，從而限制了通過增大牽引直線電機(jī)尺寸來提高牽引功率。同時(shí)，直線電機(jī)安裝在縱梁下方，因而采用了自然風(fēng)冷的散熱方式。兩端承載托臂的遮擋降低了自然風(fēng)冷的散熱效率，從而限制了通過增大電機(jī)電流來提高牽引功率。二、現(xiàn)有技術(shù)中牽引直線電機(jī)布置在懸浮模塊上，行進(jìn)時(shí)隨左、右懸浮模塊各自運(yùn)動(dòng)，考慮懸浮控制波動(dòng)、落車時(shí)懸浮模塊側(cè)滾量、軌道不平順、接縫錯(cuò)臺等因素，電機(jī)氣隙波動(dòng)范圍較大，因此電機(jī)氣隙的設(shè)計(jì)值較大，降低了電機(jī)的效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種牽引直線電機(jī)中置的磁懸浮車輛走行單元，解決大型牽引直線電機(jī)在磁懸浮車輛走行單元中的布置和安裝問題，并有效減小電機(jī)氣隙及其波動(dòng)，提高電機(jī)的牽引功率和效率。 本發(fā)明的技術(shù)方案是本發(fā)明由兩個(gè)獨(dú)立的懸浮模塊、一臺牽引直線電機(jī)、兩根橫梁、四套橫梁球鉸直線組合軸承、兩根電機(jī)吊桿和一套防滾機(jī)構(gòu)組成。與現(xiàn)有走行單元類似，本發(fā)明所述走行單元的兩個(gè)懸浮模塊沿軌道方向左右布置。與現(xiàn)有走行單元不同，牽引直線電機(jī)布置在兩懸浮模塊之間的中面位置以減少電機(jī)尺寸的限制因素；牽引直線電機(jī)通過前、后兩根垂向布置的電機(jī)吊桿吊裝在前端橫梁和后端橫梁的中部。前端橫梁再通過左、右兩端的橫梁球鉸直線組合軸承安裝在左懸浮模塊和右懸浮模塊的前端；后端橫梁再通過左、右兩端的橫梁球鉸直線組合軸承安裝在左懸浮模塊和右懸浮模塊的后端。所述防滾機(jī)構(gòu)由兩根主臂、兩片防滾梁、兩根防滾吊桿和兩套主臂球鉸直線組合軸承組成，沿垂直軌道方向布置在走行單元的中間截面上，可約束懸浮模塊繞軌道的側(cè)滾運(yùn)動(dòng)并傳遞電機(jī)牽引力。防滾機(jī)構(gòu)各部件關(guān)于軌道中心面對稱布置，左半側(cè)結(jié)構(gòu)如圖4所示。兩根主臂的內(nèi)側(cè)一端與牽引直線電機(jī)中部固接形成一體后，外側(cè)一端通過左球鉸直線組合軸承與左懸浮模塊連接，通過右球鉸直線組合軸承與右懸浮模塊連接。兩片防滾梁中的左防滾梁一端與左懸浮模塊在中間截面位置固接，另一端通過左防滾吊桿兩端的球鉸與左主臂連接；右防滾梁一端與右懸浮模塊在中間截面位置固接，另一端通過右防滾吊桿兩端的球鉸與右主臂連接。本發(fā)明左右懸浮模塊、前后橫梁通過四套橫梁球鉸直線組合軸承，在走行單元上方組成了一個(gè)四邊形框架，左右懸浮模塊可以相對俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)左、右懸浮模塊之間的解耦；通過前、后兩根垂向布置電機(jī)吊桿將牽引直線電機(jī)吊裝在四邊形框架下，使電機(jī)姿態(tài)不受左右模塊相對俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)的影響，實(shí)現(xiàn)牽引直線電機(jī)與左、右懸浮模塊之間的解耦。同時(shí)，防滾機(jī)構(gòu)的上述結(jié)構(gòu)及連接關(guān)系約束了左、右懸浮模塊與中置的牽引直線電機(jī)之間的側(cè)滾運(yùn)動(dòng)，從而約束了左、右懸浮模塊繞軌道的側(cè)滾運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了防滾功能；防滾機(jī)構(gòu)可將牽引直線電機(jī)的牽引力傳遞到左、右懸浮模塊，再通過懸浮模塊傳遞到車體，牽引車輛前進(jìn)。所述懸浮模塊分別沿軌道方向左右布置，均由兩個(gè)承載托臂、一根縱梁、一組懸浮電磁鐵和兩組駐車滑橇組成，不設(shè)置牽引直線電機(jī)；承載托臂、縱梁、懸浮電磁鐵采用與背景技術(shù)相同(論文“低速城軌磁浮車輛的耦合動(dòng)力學(xué)仿真研究”公布的一種中低速磁懸浮車輛走行單元的三維結(jié)構(gòu))的結(jié)構(gòu)型式；在縱梁下方靠近承載托臂的兩端各設(shè)置一組駐車滑橇，落車時(shí)走行單元通過這四組駐車滑橇直接支撐在F軌上(F軌不設(shè)鋁反應(yīng)板)，駐車滑橇中心線盡量接近F軌磁極中面。所述牽弓I直線電機(jī)為走行單元提供縱向牽弓I力，采用前后對稱和左右對稱的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)保證其工作過程中自身變形盡可能小。在牽引直線電機(jī)縱向中面上設(shè)置電機(jī)吊裝孔，中部的左右兩側(cè)設(shè)置加強(qiáng)結(jié)構(gòu)用于安裝主臂。所述橫梁采用箱梁結(jié)構(gòu)，橫跨在左、右懸浮模塊之間，其抗彎剛度設(shè)計(jì)應(yīng)滿足牽引直線電機(jī)重力負(fù)載和工作負(fù)載要求。在橫梁中點(diǎn)處設(shè)置有吊裝孔，用于吊裝電機(jī)。所述電機(jī)吊桿采用軸向剛度盡可能大的剛性桿，兩端采用球鉸連接橫梁與牽引直線電機(jī)。所述防滾吊桿采用軸向剛度盡可能大的剛性桿，其軸向剛度至少應(yīng)滿足車輛在最大載荷下落車時(shí)，懸浮模塊繞軌道的側(cè)滾角不大于設(shè)計(jì)允許值。
所述主臂采用箱式曲臂結(jié)構(gòu)，繞軌道方向的抗彎剛度設(shè)計(jì)盡可能大，其抗彎剛度至少應(yīng)滿足車輛在最大載荷下落車時(shí)，懸浮模塊繞軌道的側(cè)滾角不大于設(shè)計(jì)允許值；主臂上設(shè)置一個(gè)凹槽用于放置和安裝防滾吊桿。所述防滾梁采用繞軌道方向的抗彎剛度盡可能大的結(jié)構(gòu)形式，其抗彎剛度至少應(yīng)滿足車輛在最大載荷下落車時(shí)，懸浮模塊繞軌道的側(cè)滾角不大于設(shè)計(jì)允許值；優(yōu)選地，防滾梁采用類似直角三角形的板狀結(jié)構(gòu)，以提高抗彎剛度。所述的主臂球鉸直線組合軸承和橫梁球鉸直線組合軸承的結(jié)構(gòu)相同，都為球鉸直線組合軸承，均由一個(gè)球鉸軸承、一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)副和內(nèi)外兩個(gè)彈性元件組成。其中,球絞軸承可按機(jī)械設(shè)計(jì)選用標(biāo)準(zhǔn)件；彈性元件可選用阻尼大于2000kg/s的空心圓柱體橡膠塊或彈簧；直線運(yùn)動(dòng)副一般由直線導(dǎo)向滑座和滑塊配合組成，滑塊可沿直線導(dǎo)向滑座的軸線滑動(dòng)。球鉸軸承的外圈與直線運(yùn)動(dòng)副的滑塊固接，從而球鉸軸承可沿直線運(yùn)動(dòng)副軸線方向移動(dòng)，在移動(dòng)方向兩端與彈性元件接觸壓緊，為直線運(yùn)動(dòng)副提供回復(fù)力。上述結(jié)構(gòu)允許球鉸軸承內(nèi)圈相對直線導(dǎo)向滑座沿直線運(yùn)動(dòng)副滑動(dòng)，同時(shí)也允許兩者之間繞垂向、橫向和縱向轉(zhuǎn)動(dòng)。左主臂球鉸直線組合軸承的直線導(dǎo)向滑座安裝在左懸浮模塊的中間截面上，球鉸軸承內(nèi)圈與左主臂固接；右主臂球鉸直線組合軸承的直線導(dǎo)向滑座安裝在右懸浮模塊的中間截面上，球鉸軸承內(nèi)圈與右主臂固接。第一橫梁球鉸直線組合軸承的直線導(dǎo)向滑座安裝在左懸浮模塊的縱梁前端上方，球鉸軸承內(nèi)圈與前端橫梁左端固接；第二橫梁球鉸直線組合軸承的直線導(dǎo)向滑座安裝在右懸浮模塊的縱梁前端上方，球鉸軸承內(nèi)圈與前端橫梁右端固接；第三橫梁球鉸直線組合軸承的直線導(dǎo)向滑座安裝在左懸浮模塊的縱梁后端上方，球鉸軸承內(nèi)圈與后端橫梁左端固接；第四橫梁球鉸直線組合軸承的直線導(dǎo)向滑座安裝在右懸浮模塊的縱梁后端上方，球鉸軸承內(nèi)圈與后端橫梁右端固接。采用本發(fā)明可以達(dá)到以下技術(shù)效果I)由于牽引直線電機(jī)吊裝在走行單元中部，本發(fā)明顯著降低了對電機(jī)尺寸的限制，與現(xiàn)有技術(shù)電機(jī)安裝在懸浮模塊縱梁下方相比，在相同的走行單元總體尺寸下，牽引直線電機(jī)可以設(shè)計(jì)得更長、更寬。同時(shí)，電機(jī)在走行單元中部，前方?jīng)]有遮擋物，更有利于電機(jī)自然風(fēng)冷散熱；電機(jī)上方為開放空間，也可以采用強(qiáng)制散熱方式來提高散熱效率。因此，本發(fā)明提供的磁懸浮車輛走行單元，有利于牽引直線電機(jī)通過增大電機(jī)尺寸或提高電流來提高牽引功率，進(jìn)而改善磁懸浮車輛的加減速性能。2)由于牽引直線電機(jī)不在F軌的上方，因此駐車滑橇可以落在F軌的上表面，從而基本消除了因駐車滑橇遠(yuǎn)離F軌磁極中面而產(chǎn)生的落車側(cè)滾力矩，降低了防滾要求。這樣，牽引直線電機(jī)的氣隙設(shè)計(jì)就可以去掉給懸浮模塊落車側(cè)滾所留空間，從而減小電機(jī)氣隙，有利于提高磁懸浮車輛的牽引效率，降低能耗。3)本發(fā)明允許左右懸浮模塊相對牽引直線電機(jī)側(cè)滾，因此在磁懸浮車輛懸浮行駛過程中，懸浮模塊的側(cè)滾波動(dòng)幾乎不會(huì)影響電機(jī)姿態(tài)，與現(xiàn)有技術(shù)電機(jī)直接固接在懸浮模塊上隨模塊一起側(cè)滾波動(dòng)相比，顯著降低了電機(jī)氣隙波動(dòng)概率。另一方面，牽引直線電機(jī)吊裝在左、右模塊之間的中面位置，由左右懸浮模塊“抬著”電機(jī)，與現(xiàn)有技術(shù)電機(jī)固接在單個(gè)懸浮模塊相比，懸浮模塊的垂向波動(dòng)對電機(jī)氣隙的波動(dòng)影響減小了一半。綜上，本發(fā)明可減小懸浮模塊波動(dòng)對電機(jī)氣隙的影響，提高電機(jī)的牽弓I效率。


圖I為背景技術(shù)《中山大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)》47卷增刊2中論 文“低速城軌磁浮車輛的耦合動(dòng)力學(xué)仿真研究”公布的中低速磁懸浮車輛走行單元的三維結(jié)構(gòu)簡圖；圖2為現(xiàn)有中低速磁懸浮軌道截面圖；圖3為本發(fā)明走行單元的三維結(jié)構(gòu)圖；圖4為本發(fā)明走行單元左半側(cè)結(jié)構(gòu)正視圖；圖5為本發(fā)明球鉸直線組合軸承內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。附圖標(biāo)記10、左懸浮模塊，11、右懸浮模塊，12、承載托臂，13、縱梁，14、電磁鐵，15、牽引直線電機(jī)，16、駐車滑橇;20、左F軌(軌道)，21、右F軌(軌道)，22、軌道中心面，23、F軌磁極，24、鋁反應(yīng)板，25、F把；30、左主臂，31、右主臂，32、前端橫梁，33、后端橫梁；40、左防滾梁，41、右防滾梁，42、上防滾梁，43、下防滾梁；50、左防滾吊桿，51、右防滾吊桿，52、前電機(jī)吊桿，53、后電機(jī)吊桿；60、左主臂球鉸直線組合軸承，61、右主臂球鉸直線組合軸承，62、第一橫梁球鉸直線組合軸承，63、第二橫梁球鉸直線組合軸承，64、第三橫梁球鉸直線組合軸承，65、第四橫梁球鉸直線組合軸承，66、球鉸，67、直線運(yùn)動(dòng)副，68、彈性元件；70、中置的牽引直線電機(jī)。
具體實(shí)施例方式圖3為本發(fā)明走行單元的三維結(jié)構(gòu)圖；如圖3所示，本發(fā)明由兩個(gè)獨(dú)立的懸浮模塊、一臺牽引直線電機(jī)70、兩根橫梁、四套橫梁球鉸直線組合軸承、兩根電機(jī)吊桿和一套防滾機(jī)構(gòu)組成。與現(xiàn)有走行單元類似，本發(fā)明的左懸浮模塊10在軌道左側(cè)布置，右懸浮模塊11在軌道右側(cè)布置。與現(xiàn)有走行單元不同，牽引直線電機(jī)70布置在左懸浮模塊10和右懸浮模塊11之間以減少電機(jī)尺寸的限制因素。牽引直線電機(jī)70放在走行單元的中部，通過前電機(jī)吊桿52吊裝在前端橫梁32的中部，通過后電機(jī)吊桿53吊裝在后端橫梁33的中部。前端橫梁32通過第一橫梁球鉸直線組合軸承62安裝在左懸浮模塊10的前端，通過第二橫梁球鉸直線組合軸承63安裝在右懸浮模塊11的前端；后端橫梁33通過第三橫梁球鉸直線組合軸承64安裝在左懸浮模塊10的后端，通過第四橫梁球鉸直線組合軸承65安裝在右懸浮模塊11的后端。所述防滾機(jī)構(gòu)由兩根主臂、兩片防滾梁、兩根防滾吊桿和兩套主臂球鉸直線組合軸承組成，沿垂直軌道方向布置在走行單元的中間截面上，可約束懸浮模塊繞軌道的側(cè)滾運(yùn)動(dòng)并傳遞電機(jī)牽引力。防滾機(jī)構(gòu)各部件關(guān)于軌道中心面22對稱布置，左半側(cè)結(jié)構(gòu)如圖4所示。左主臂30的內(nèi)側(cè)一端與牽引直線電機(jī)70中部固接，外側(cè)一端通過左主臂球鉸直線組合軸承60與左懸浮模塊10連接；右主臂31的內(nèi)側(cè)一端與牽引直線電機(jī)70中部固接，夕卜側(cè)一端通過右主臂球鉸直線組合軸承61與右懸浮模塊11連接。左防滾梁40 —端與左懸浮模塊10在中間截面位置固接，另一端通過左防滾吊桿52兩端的球鉸與左主臂30連接；右防滾梁41 一端與右懸浮模塊11在中間截面位置固接，另一端通過右防滾吊桿53兩端的球鉸與右主臂31連接。所述左防滾吊桿52和右防滾吊桿53結(jié)構(gòu)相同，均采用軸向剛度盡可能大的剛性桿，其軸向剛度至少應(yīng)滿足車輛在最大載荷下落車時(shí)，懸浮模塊繞軌道的側(cè)滾角不大于設(shè)計(jì)允許值。
所述左主臂30和右主臂31結(jié)構(gòu)相同，均采用箱式曲臂結(jié)構(gòu)，繞軌道方向的抗彎剛度設(shè)計(jì)盡可能大，其抗彎剛度至少應(yīng)滿足車輛在最大載荷下落車時(shí)，懸浮模塊繞軌道的側(cè)滾角不大于設(shè)計(jì)允許值；主臂上還須設(shè)置一個(gè)凹槽用于放置和安裝防滾吊桿。所述左防滾梁40和右防滾梁41結(jié)構(gòu)相同，均采用繞軌道方向的抗彎剛度盡可能大的結(jié)構(gòu)形式，其抗彎剛度至少應(yīng)滿足車輛在最大載荷下落車時(shí)，懸浮模塊繞軌道的側(cè)滾角不大于設(shè)計(jì)允許值；優(yōu)選地，防滾梁采用類似直角三角形的板狀結(jié)構(gòu)，以提高抗彎剛度。左懸浮模塊10和右懸浮模塊11、前橫梁32后橫梁33通過四套橫梁球鉸直線組合軸承，在走行單元上方組成了一個(gè)四邊形框架，左懸浮模塊10和右懸浮模塊11可以相對俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)左懸浮模塊10和右懸浮模塊11之間的解稱；通過前電機(jī)吊桿52和后電機(jī)吊桿53將牽引直線電機(jī)70吊裝在四邊形框架下，使?fàn)恳本€電機(jī)70姿態(tài)不受左懸浮模塊10和右懸浮模塊11相對俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)的影響，實(shí)現(xiàn)牽引直線電機(jī)70與左懸浮模塊10和右懸浮模塊11之間的解耦。同時(shí)，防滾機(jī)構(gòu)約束了左懸浮模塊10和右懸浮模塊11與牽弓I直線電機(jī)70之間的側(cè)滾運(yùn)動(dòng)，從而約束了左懸浮模塊10和右懸浮模塊11繞軌道的側(cè)滾運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了防滾功能；左主臂30、右主臂31可將牽引直線電機(jī)70的牽引力傳遞到左懸浮模塊10和右懸浮模塊11，再通過左懸浮模塊10和右懸浮模塊11傳遞到車體，牽引車輛前進(jìn)。所述左懸浮模塊10和右懸浮模塊11結(jié)構(gòu)相同。左懸浮模塊10由兩個(gè)承載托臂12、一根縱梁13、一組懸浮電磁鐵14和兩組駐車滑橇16組成，不設(shè)置牽引直線電機(jī)。在縱梁13下方靠近承載托臂12的兩端各設(shè)置一組駐車滑橇16，落車時(shí)走行單元通過駐車滑橇16直接支撐在F軌20上(F軌不設(shè)鋁反應(yīng)板)，駐車滑橇橫向位置布置在F軌兩磁極之間的中面上。所述牽引直線電機(jī)70為走行單元提供縱向牽引力，采用前后對稱和左右對稱的箱形加筋結(jié)構(gòu)，保證其在工作過程中自身變形盡可能小，在牽引直線電機(jī)70縱向中面上設(shè)置有電機(jī)吊裝孔，牽引直線電機(jī)70中部的左、右兩側(cè)設(shè)置加強(qiáng)結(jié)構(gòu)用于安裝左主臂30和右主臂31。所述前端橫梁32和后端橫梁33結(jié)構(gòu)相同，均采用箱梁結(jié)構(gòu)，橫跨在左、右懸浮模塊之間，其抗彎剛度設(shè)計(jì)應(yīng)滿足牽引直線電機(jī)重力負(fù)載和工作負(fù)載要求。前端橫梁32和后端橫梁33的中點(diǎn)處均設(shè)置有吊裝孔，用于吊裝電機(jī)。所述前電機(jī)吊桿52和后電機(jī)吊桿53結(jié)構(gòu)相同，均采用軸向剛度盡可能大的剛性桿，前電機(jī)吊桿52兩端采用球鉸連接前端橫梁32與牽引直線電機(jī)70，后電機(jī)吊桿53兩端采用球鉸連接后端橫梁33與牽引直線電機(jī)70。
所述的主臂球鉸直線組合軸承和橫梁球鉸直線組合軸承的結(jié)構(gòu)相同，都為球鉸直線組合軸承，如圖5所示，均由一個(gè)球鉸軸承66、一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)副67和內(nèi)外兩個(gè)彈性元件68組成。其中，球絞軸承66可按機(jī)械設(shè)計(jì)選用標(biāo)準(zhǔn)件；彈性元件68可選用阻尼大于2000kg/s的空心圓柱體橡膠塊或彈簧；直線運(yùn)動(dòng)副67 —般由直線導(dǎo)向滑座和滑塊配合組成，滑塊可沿直線導(dǎo)向滑座的軸線滑動(dòng)。球鉸軸承66的外圈與直線運(yùn)動(dòng)副67的滑塊固接，從而球鉸軸承66可沿直線運(yùn)動(dòng)副67軸線方向移動(dòng)，在移動(dòng)方向兩端與彈性元件68接觸壓緊，為直線運(yùn)動(dòng)副67提供回復(fù)力。上述結(jié)構(gòu)允許球鉸軸承內(nèi)圈相對直線導(dǎo)向滑座沿直線運(yùn)動(dòng)副滑動(dòng)，同時(shí)也允許兩者之間繞垂向、橫向和縱向轉(zhuǎn)動(dòng)。左主臂球鉸直線組合軸承60的直線導(dǎo)向滑座安裝在左懸浮模塊10的中間截面上，球鉸軸承66內(nèi)圈與左主臂30固接；右主臂球鉸直線組合軸承61的直線導(dǎo)向滑座安裝在右懸浮模塊11的中間截面上，球鉸軸承66內(nèi)圈與右主臂31固接。第一橫梁球鉸直線組合軸承62的直線導(dǎo)向滑座安裝在左懸浮模塊10的縱梁前端上方，球鉸軸承66內(nèi)圈與前端橫梁32左端固接；第二橫梁球鉸直線組合軸承63的直線導(dǎo)向滑座安裝在右懸浮模塊11的縱梁前端上方，球鉸軸承66內(nèi)圈與前端橫 梁32右端固接；第三橫梁球鉸直線組合軸承64的直線導(dǎo)向滑座安裝在左懸浮模塊10的縱梁后端上方，球鉸軸承66內(nèi)圈與后端橫梁33左端固接；第四橫梁球鉸直線組合軸承65的直線導(dǎo)向滑座安裝在右懸浮模塊11的縱梁后端上方，球鉸軸承66內(nèi)圈與后端橫梁33右端固接。
權(quán)利要求
1.一種牽引直線電機(jī)中置的磁懸浮車輛走行單元，包括兩個(gè)獨(dú)立的懸浮模塊、一套防滾機(jī)構(gòu)，左懸浮模塊(10)在軌道左側(cè)布置，右懸浮模塊(11)在軌道右側(cè)布置；其特征在于牽引直線電機(jī)中置的磁懸浮車輛走行單元還包括一臺牽引直線電機(jī)(70)、兩根橫梁、四套橫梁球鉸直線組合軸承、兩根電機(jī)吊桿，牽引直線電機(jī)(70)布置在左懸浮模塊(10)和右懸浮模塊(11)之間的走行單元中部，通過前電機(jī)吊桿(56)吊裝在前端橫梁(32)的中部，通過后電機(jī)吊桿(57)吊裝在后端橫梁(33)的中部；前端橫梁(32)通過第一橫梁球鉸直線組合軸承(62)安裝在左懸浮模塊(10)的前端，通過第二橫梁球鉸直線組合軸承(63)安裝在右懸浮模塊(11)的前端；后端橫梁(33)通過第三橫梁球鉸直線組合軸承(64)安裝在左懸浮模塊(10)的后端，通過第四橫梁球鉸直線組合軸承(65)安裝在右懸浮模塊(11)的后端；所述防滾機(jī)構(gòu)由兩根主臂、兩片防滾梁、兩根防滾吊桿和兩套主臂球鉸直線組合軸承組成，沿垂直軌道方向布置在走行單元的中間截面上；防滾機(jī)構(gòu)各部件關(guān)于軌道中心面(22)對稱布置，左主臂(30)的內(nèi)側(cè)一端與牽引直線電機(jī)(70)中部固接，外側(cè)一端通過左主臂球鉸直線組合軸承(60)與左懸浮模塊(10)連接；右主臂(31)的內(nèi)側(cè)一端與牽引直線電機(jī)(70)中部固接，外側(cè)一端通過右主臂球鉸直線組合軸承(61)與右懸浮模塊(11)連接；左防滾梁(40)—端與左懸浮模塊(10)在中間截面位置固接，另一端通過左防滾吊桿(54)兩端的球鉸與左主臂(30)連接；右防滾梁(41)一端與右懸浮模塊(11)在中間截面位置固接，另一端通過右防滾吊桿(55)兩端的球鉸與右主臂(31)連接；所述左防滾吊桿(54)和右防滾吊桿(55)結(jié)構(gòu)相同，均采用剛性桿；所述左主臂(30)和右主臂(31)結(jié)構(gòu)相同，均采用箱式曲臂結(jié)構(gòu)，并設(shè)置凹槽用于安裝防滾吊桿；所述左防滾梁(40)和右防滾梁(41)結(jié)構(gòu)相同，均采用繞軌道方向的抗彎剛度盡可能大的結(jié)構(gòu)形式； 所述左懸浮模塊(10 )和右懸浮模塊(11)、前橫梁(32 )后橫梁(33 )通過四套橫梁球鉸直線組合軸承，在走行單元上方組成了一個(gè)四邊形框架； 所述左懸浮模塊(10 )和右懸浮模塊(11)結(jié)構(gòu)相同，左懸浮模塊(10 )由兩個(gè)承載托臂(12)、一根縱梁(13)、一組懸浮電磁鐵(14)和兩組駐車滑橇(16)組成，不設(shè)置牽引直線電機(jī)；在縱梁(13)下方靠近承載托臂(12)的兩端各設(shè)置一組駐車滑橇(16)，落車時(shí)走行單元通過駐車滑橇(16)直接支撐在F軌(20)上，駐車滑橇(16)橫向位置布置在F軌兩磁極之間的中面上； 所述牽弓I直線電機(jī)(70)采用前后對稱和左右對稱的箱形加筋結(jié)構(gòu)，在牽引直線電機(jī)(70)縱向中面上設(shè)置有電機(jī)吊裝孔，牽引直線電機(jī)(70)中部的左、右兩側(cè)設(shè)置加強(qiáng)結(jié)構(gòu)用于安裝左主臂(30)和右主臂(31)； 所述前端橫梁(32)和后端橫梁(33)結(jié)構(gòu)相同，均采用箱梁結(jié)構(gòu)，橫跨在左右懸浮模塊之間，前端橫梁(32 )和后端橫梁(33 )的中點(diǎn)處均設(shè)置有吊裝孔； 所述前電機(jī)吊桿(56)和后電機(jī)吊桿(57)結(jié)構(gòu)相同，均采用軸向剛度盡可能大的剛性桿，前電機(jī)吊桿(56)兩端采用球鉸連接前端橫梁(32)與牽引直線電機(jī)(70)，后電機(jī)吊桿(57)兩端采用球鉸連接后端橫梁(33)與牽引直線電機(jī)(70)； 所述的主臂球鉸直線組合軸承和橫梁球鉸直線組合軸承的結(jié)構(gòu)相同，均為球鉸直線組合軸承，所述球鉸直線組合軸承由一個(gè)球鉸軸承(66)、一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)副(67)和內(nèi)外兩個(gè)彈性元件(68)組成；球絞軸承(66)按機(jī)械設(shè)計(jì)選用標(biāo)準(zhǔn)件；彈性元件(68)選用空心圓柱體橡膠塊或彈簧；直線運(yùn)動(dòng)副(67)由直線導(dǎo)向滑座和滑塊配合組成，滑塊可沿直線導(dǎo)向滑座的軸線滑動(dòng)；球鉸軸承(66)的外圈與直線運(yùn)動(dòng)副(67)的滑塊固接，從而球鉸軸承(66)可沿直線運(yùn)動(dòng)副67軸線方向移動(dòng)，在移動(dòng)方向兩端與彈性元件(68)接觸壓緊，為直線運(yùn)動(dòng)副(67)提供回復(fù)力；左主臂球鉸直線組合軸承(60)的直線導(dǎo)向滑座安裝在左懸浮模塊(10)的中間截面上，球鉸軸承(66)內(nèi)圈與左主臂(30)固接；右主臂球鉸直線組合軸承(61)的直線導(dǎo)向滑座安裝在右懸浮模塊(11)的中間截面上，球鉸軸承(66)內(nèi)圈與右主臂(31)固接；第一橫梁球鉸直線組合軸承(62)的直線導(dǎo)向滑座安裝在左懸浮模塊(10)的縱梁前端上方，球鉸軸承(66)內(nèi)圈與前端橫梁(32)左端固接；第二橫梁球鉸直線組合軸承(63)的直線導(dǎo)向滑座安裝在右懸浮模塊(11)的縱梁前端上方，球鉸軸承(66)內(nèi)圈與前端橫梁(32)右端固接；第三橫梁球鉸直線組合軸承(64)的 直線導(dǎo)向滑座安裝在左懸浮模塊(10)的縱梁后端上方，球鉸軸承(66)內(nèi)圈與后端橫梁(33)左端固接；第四橫梁球鉸直線組合軸承(65)的直線導(dǎo)向滑座安裝在右懸浮模塊(11)的縱梁后端上方，球鉸軸承(66)內(nèi)圈與后端橫梁(33)右端固接。
2.如權(quán)利要求I所述的一種牽引直線電機(jī)中置的磁懸浮車輛走行單元，其特征在于所述左防滾吊桿(54)和右防滾吊桿(55)采用剛性桿的軸向剛度盡可能大，至少應(yīng)滿足車輛在最大載荷下落車時(shí)，懸浮模塊繞軌道的側(cè)滾角不大于設(shè)計(jì)允許值。
3.如權(quán)利要求I所述的一種牽引直線電機(jī)中置的磁懸浮車輛走行單元，其特征在于所述左主臂(30)和右主臂(31)繞軌道方向的抗彎剛度盡可能大，至少應(yīng)滿足車輛在最大載荷下落車時(shí)，懸浮模塊繞軌道的側(cè)滾角不大于設(shè)計(jì)允許值。
4.如權(quán)利要求I所述的一種牽引直線電機(jī)中置的磁懸浮車輛走行單元，其特征在于所述左防滾梁(40 )和右防滾梁(41)繞軌道方向的抗彎剛度至少應(yīng)滿足車輛在最大載荷下落車時(shí)，懸浮模塊繞軌道的側(cè)滾角不大于設(shè)計(jì)允許值。
5.如權(quán)利要求4所述的一種牽引直線電機(jī)中置的磁懸浮車輛走行單元，其特征在于所述左防滾梁(40)和右防滾梁(41)采用直角三角形的板狀結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求I所述的一種牽引直線電機(jī)中置的磁懸浮車輛走行單元，其特征在于所述F軌不設(shè)鋁反應(yīng)板。
7.如權(quán)利要求I所述的一種牽引直線電機(jī)中置的磁懸浮車輛走行單元，其特征在于所述前端橫梁(32)和后端橫梁(33)的抗彎剛度設(shè)計(jì)應(yīng)滿足牽引直線電機(jī)重力負(fù)載和工作負(fù)載要求。
8.如權(quán)利要求I所述的一種牽引直線電機(jī)中置的磁懸浮車輛走行單元，其特征在于所述球鉸直線組合軸承中的彈性元件(68)采用的空心圓柱體橡膠塊或彈簧阻尼大于2000kg/so
全文摘要
本發(fā)明公開了一種牽引直線電機(jī)中置的磁懸浮車輛走行單元，目的是解決大型牽引直線電機(jī)在磁懸浮車輛走行單元中的布置和安裝問題。本發(fā)明由兩個(gè)懸浮模塊、一臺牽引直線電機(jī)、兩根橫梁、四套橫梁球鉸直線組合軸承、兩根電機(jī)吊桿和一套防滾機(jī)構(gòu)組成。牽引直線電機(jī)布置在兩懸浮模塊之間的中面位置，通過前、后兩根電機(jī)吊桿吊裝在前后橫梁的中部；防滾機(jī)構(gòu)由兩根主臂、兩片防滾梁、兩根防滾吊桿和兩套主臂球鉸直線組合軸承組成，沿垂直軌道方向布置在走行單元的中間截面上。采用本發(fā)明可顯著降低對電機(jī)尺寸的限制，有利于通過增大電機(jī)尺寸或提高電流來提高牽引功率，改善車輛的加減速性能，并減小電機(jī)氣隙及其波動(dòng)，提高效率。
文檔編號B60L13/10GK102963266SQ201210507410
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月3日
發(fā)明者劉耀宗, 鄧文熙, 黎利華, 龔樸, 李云鋼, 劉恒坤, 程虎, 董鐘 申請人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)