用于轨道试验车的连接装置及轨道试验车的制作方法

1.本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种用于轨道试验车的连接装置及轨道试验车。


背景技术：

2.在磁悬浮轨道交通装备开发过程中，通常需要进行大量的试验车跑车试验，以实现对新技术的充分验证。在试验车无动力状态进出车库、试验车跑车过程中出现故障无法行驶等情景下，需要动力牵引车提供牵引帮助，两者通过车钩连接装置进行连接。车钩是用来实现车辆之间可靠连接，传递牵引力及冲击力，并使车辆之间保持一定距离的车辆部件。车钩有多种，如2号车钩、3号车钩、200公里车钩、棒子钩等。
3.现有车钩多用于列车编组运行，为应对较为严苛的载荷条件且预留有较大安全裕度，通常较为复杂，质量大，成本高。试验车尺寸较小，对车辆轻量化要求较高，若采用现有车钩将对试验车的质量质心产生较大影响，增大研制难度。因此，现有的车钩连接装置不适用于轨道试验车。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种用于轨道试验车的连接装置及轨道试验车，能够解决现有技术中的技术问题。
5.本发明提供了一种用于轨道试验车的连接装置，其中，该装置包括主框架、转轴、连接钩、连接环、锁定单元、拉绳、驱动单元、收线盘和扭力施加单元，其中，
6.所述主框架包括多个垫块、第一侧板和第二侧板，多个所述垫块均匀设置在所述第一侧板和所述第二侧板之间且与所述第一侧板和所述第二侧板连接；
7.所述连接钩通过所述转轴设置在所述第一侧板和所述第二侧板之间；
8.所述连接环设置在所述轨道试验车上，所述连接钩与所述连接环配合以实现连接和分离；
9.所述扭力施加单元设置在所述转轴上，且一端与所述连接钩连接，另一端与所述第一侧板连接，所述扭力施加单元用于对所述连接钩施加扭力；
10.所述拉绳与所述锁定单元连接，所述驱动单元设置在所述第二侧板上，所述收线盘一端与所述驱动单元连接，另一端与所述拉绳连接，在将所述连接钩与所述连接环连接时，所述连接钩克服扭力后绕所述转轴转动直至卡入所述连接环实现连接，并通过所述锁定单元锁定所述连接钩，在将所述连接钩与所述连接环分离时，所述驱动单元驱动收线盘转动以使所述锁定单元在所述拉绳的拉力作用下解锁所述连接钩，所述连接钩在扭力和与所述连接环的相互作用力的共同作用下绕所述转轴转动直至离开所述连接环实现分离。
11.优选地，该装置还包括弹性复位单元和限位架，所述限位架设置在所述第一侧板和所述第二侧板之间且与所述第一侧板和所述第二侧板连接，所述限位架包括开口端和封闭端，所述锁定单元设置在所述限位架的开口端，所述弹性复位单元设置在所述限位架的
封闭端与所述锁定单元之间，所述弹性复位单元用于在所述连接钩处于分离状态时使所述锁定单元在弹力的作用下与所述连接钩紧贴以及用于在所述连接钩处于连接状态时使所述锁定单元在弹力的作用下锁定所述连接钩。
12.优选地，该装置还包括第一动力车连接件、第二动力车连接件、垫片和第一缓冲垫，所述第一缓冲垫设置在所述第一侧板的翻边与所述垫片之间以及所述第二侧板的翻边与所述垫片之间，所述第一动力车连接件依次穿过所述垫片、所述第一缓冲垫和所述第一侧板的翻边与动力车连接，所述第二动力车连接件依次穿过所述垫片、所述第一缓冲垫和所述第二侧板的翻边与动力车连接。
13.优选地，该装置还包括第二缓冲垫，所述第二缓冲垫设置在在所述第一侧板的翻边与动力车之间以及所述第二侧板的翻边与所述动力车之间。
14.优选地，所述第一侧板上设置有监测孔。
15.优选地，所述锁定单元为锁定销，所述连接钩上设置有锁定孔，所述锁定销在弹力的作用下进入所述锁定孔锁定所述连接钩，所述锁定销在拉力作用下从所述锁定孔拔出解锁所述连接钩。
16.优选地，所述扭力施加单元为扭簧，所述拉绳为钢丝绳。
17.优选地，所述驱动单元为作动舵机。
18.优选地，所述弹性复位单元为复位弹簧。
19.本发明还提供了一种轨道试验车，其中，包括上述的用于轨道试验车的连接装置。
20.通过上述技术方案，可以提供一种适用于车辆轻量化要求较高的轨道试验车的连接装置，该连接装置能够实现轨道试验车与动力车的安全可靠连接，且具有质量小、成本低、结构简洁、操作方便、安全可靠等特点。
附图说明
21.所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
22.图1示出了根据本发明实施例的一种用于轨道试验车的连接装置的爆炸图；
23.图2示出了根据本发明实施例的一种用于轨道试验车的连接装置的立体示意图；
24.图3示出了根据本发明实施例的一种用于轨道试验车的连接装置的连接钩处于锁定状态时的示意图；
25.图4示出了根据本发明实施例的一种用于轨道试验车的连接装置的连接钩处于待挂状态时的示意图。
具体实施方式
26.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。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，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，决不作为对本发明及其应用或使用
的任何限制。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
27.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。
28.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发明的范围。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。
29.图1示出了根据本发明实施例的一种用于轨道试验车的连接装置的爆炸图。
30.如图1-4所示，本发明实施例提供了一种用于轨道试验车的连接装置，其中，该装置包括主框架、转轴2、连接钩3、连接环4、锁定单元5、拉绳8、驱动单元9、收线盘10和扭力施加单元11，其中，
31.所述主框架包括多个垫块1、第一侧板12和第二侧板13，多个所述垫块1均匀设置在所述第一侧板12和所述第二侧板13之间且与所述第一侧板12和所述第二侧板13连接；
32.所述连接钩3通过所述转轴2设置在所述第一侧板12和所述第二侧板13之间；
33.所述连接环4设置在所述轨道试验车上(举例来讲，连接环4设置在轨道试验车上并与车上的承力结构连接)，所述连接钩2与所述连接环4配合以实现连接和分离；
34.所述扭力施加单元11设置在所述转轴2上，且一端与所述连接钩3连接，另一端与所述第一侧板12连接，所述扭力施加单元11用于对所述连接钩3施加扭力；
35.所述拉绳8与所述锁定单元5连接，所述驱动单元9设置在所述第二侧板13上，所述收线盘10一端与所述驱动单元9连接，另一端与所述拉绳8连接，在将所述连接钩3与所述连接环4连接时，所述连接钩3克服扭力后绕所述转轴2转动直至卡入所述连接环4实现连接，并通过所述锁定单元5锁定所述连接钩3，在将所述连接钩3与所述连接环4分离时，所述驱动单元9驱动收线盘10转动以使所述锁定单元5在所述拉绳8的拉力作用下解锁所述连接钩3，所述连接钩3在扭力和与所述连接环4的相互作用力的共同作用下绕所述转轴2转动直至离开所述连接环4实现分离。
36.其中，扭力施加单元11对连接钩3施加的扭力还可以使连接钩3解锁后维持打开状态(即，分离状态)。
37.通过上述技术方案，可以提供一种适用于车辆轻量化要求较高的轨道试验车的连接装置，该连接装置能够实现轨道试验车与动力车的安全可靠连接，且具有质量小、成本低、结构简洁、操作方便、安全可靠等特点。
38.举例来讲，垫块的数量可以为5个，如图1所示。其中，垫块例如可以通过螺栓与第一侧板12和第二侧板13固定连接，驱动单元例如可以通过螺栓与第二侧板13固定连接。转
轴2与连接钩3的轴孔为间隙配合，间隙范围可以为0.02～0.05mm，配合面处可以涂抹润滑脂。所述转轴2与侧板(含第一侧板12、第二侧板13)的开孔为过渡配合，配合间隙范围为-0.02～0.02mm。所述连接钩3与连接环4的接触面粗糙度ra＝1.6μm，接触面处可以涂抹润滑脂。所述连接钩3打开过程中可以受到垫块1限位，最大打开角度为20
°±1°
39.本领域技术人员应当理解，本发明中关于数量、尺寸、材料和连接方式的描述仅仅是示例性的，并非用于限定本发明。
40.根据本发明一种实施例，该装置还包括弹性复位单元6和限位架7，所述限位架7设置在所述第一侧板12和所述第二侧板13之间且与所述第一侧板12和所述第二侧板13连接，所述限位架7包括开口端和封闭端，所述锁定单元5设置在所述限位架7的开口端，所述弹性复位单元6设置在所述限位架7的封闭端与所述锁定单元5之间，所述弹性复位单元6用于在所述连接钩3处于分离状态时使所述锁定单元5在弹力的作用下与所述连接钩3紧贴以及用于在所述连接钩3处于连接状态时使所述锁定单元5在弹力的作用下锁定所述连接钩3。
41.其中，所述弹性复位单元6在所述连接钩3处于分离状态时使所述锁定单元5在弹力的作用下与所述连接钩3紧贴的情况下，锁定单元5保持伸出限位架7的趋势，如图4所示。
42.举例来讲，限位架7可以通过螺栓与第一侧板12和第二侧板13固定连接。
43.根据本发明一种实施例，该装置还包括第一动力车连接件、第二动力车连接件、垫片14和第一缓冲垫15，所述第一缓冲垫15设置在所述第一侧板12的翻边与所述垫片14之间以及所述第二侧板13的翻边与所述垫片14之间，所述第一动力车连接件依次穿过所述垫片14、所述第一缓冲垫15和所述第一侧板12的翻边与动力车连接，所述第二动力车连接件依次穿过所述垫片14、所述第一缓冲垫15和所述第二侧板13的翻边与动力车连接。
44.其中，第一缓冲垫可以用于在本发明所述的连接装置受拉时起缓存作用。
45.举例来讲，垫片可以为金属垫片，第一动力车连接件和第二动力车连接件可以为螺栓(也就是，可以通过螺栓与动力车的螺纹接口配合实现本发明所述的连接装置与动力车的固定连接)。
46.根据本发明一种实施例，该装置还包括第二缓冲垫16，所述第二缓冲垫16设置在在所述第一侧板12的翻边与动力车之间以及所述第二侧板13的翻边与所述动力车之间。
47.其中，第二缓冲垫可以用于在本发明所述的连接装置受压时起缓存作用。
48.举例来讲，第一缓冲垫和第二缓冲垫的厚度可以为4mm，材料可以采用金属橡胶，以确保缓冲性能保持稳定。
49.根据本发明一种实施例，所述第一侧板12上设置有监测孔。
50.通过设置监测孔，可以监测连接装置内部的动作状态，且可以在作动舵机等出现故障时，通过监测孔利用定制工装紧急手动解锁，避免危险发生。
51.根据本发明一种实施例，所述锁定单元5为锁定销，所述连接钩3上设置有锁定孔，所述锁定销在弹力的作用下进入所述锁定孔锁定所述连接钩3，所述锁定销在拉力作用下从所述锁定孔拔出解锁所述连接钩3。
52.也就是，锁定销与锁定孔配合实现连接钩3的锁定和解锁。其中，锁定孔可以设置在所述连接钩3的侧面。
53.举例来讲，在锁定单元5位锁定销的情况下，锁定销可以设置在限位架7的柱槽内。所述连接钩3的锁定孔直径比锁定销直径大1mm，锁定孔边缘倒角c2。
54.根据本发明一种实施例，所述扭力施加单元11为扭簧，所述拉绳8为钢丝绳。
55.举例来讲，钢丝绳可以为直径为2mm的304牌号钢丝绳。
56.根据本发明一种实施例，所述驱动单元9为作动舵机。
57.举例来讲，作动舵机可以为额定输出扭矩为15n
·
m的作动舵机。
58.在驱动单元9为作动舵机的情况下，收线盘10与作动舵机的输出轴通过螺接固连。
59.根据本发明一种实施例，所述弹性复位单元6为复位弹簧。
60.下面结合示例对本发明所述的用于轨道试验车的连接装置的工作原理进行描述。
61.当连接装置处于待挂状态(即连接钩与连接环分离)时，连接装置的内部情景如图4所示，此时连接钩3在扭簧作用下保持打开状态，拉绳8保持松弛状态，锁定销在复位弹簧的弹力作用下与连接钩侧面紧贴。
62.将动力车(牵引车)与轨道试验车连接锁定时，动力车可以以较低速度碰触轨道试验车，此时连接钩3的棱角与连接环4发生相互碰撞，连接钩3克服扭簧扭力后绕转轴2逆时针转动，直至连接钩3的侧面与限位架7的端面齐平，锁定销在复位弹簧的弹力作用下，进入到连接钩3的锁定孔中，连接锁定完成。
63.将动力车与轨道试验车解锁分离时，对作动舵机施加收绳信号，作动舵机带动收线盘10逆时针转动并促使拉绳8保持绷紧，锁定销在拉绳拉力作用下克服复位弹簧的弹力从连接钩3的锁定孔中拔出，连接装置完成解锁，此时将动力车驶离轨道试验车，连接钩3与连接环4之间出现相互作用力，连接钩3在此相互作用力以及扭簧的扭力共同作用下顺时针转动，连接装置完成分离，对作动舵机施加放绳信号，作动舵机带动收线盘10顺时针转动并促使拉绳保持松弛状态，锁定销在复位弹簧的弹力作用下与连接钩3侧面紧贴，此时装置恢复至待挂状态。
64.在本发明中，所述连接装置在进行连接锁定操作时，连接环4与连接钩3连接过程中允许存在一定的垂向、横向位置偏差。举例来讲，最大允许偏差可以为10mm。
65.本领域技术人员应当理解，上述关于偏差的描述仅仅示例性的，并非用于限定本发明。
66.本发明实施例还提供了一种轨道试验车，其中，包括上述实施例中所述的用于轨道试验车的连接装置。
67.从上述实施例可以看出，本发明所述的用于轨道试验车的连接装置相比于现有技术至少具有以下优点：
68.(1)装置轻量化：所述连接装置固定在轨道试验车的部分仅包括连接环4，对试验车的质量质心影响较小，降低了试验车研制难度。
69.(2)结构简洁：所述连接装置体积小巧，机构原理简易直观，布局紧凑。
70.(3)装配简易：所述连接装置组成简单，便于组装，组装完成后可轻易固定在车体上。
71.(4)使用便捷：所述进行连接装置连接锁定、解锁分离时，无需人工手动操作，可自动完成。
72.(5)安全可靠：所述连接装置组成简单，安全可靠；缓冲垫(含第一缓冲垫15、第二缓冲垫16)可用来减缓牵引车与试验车双方向相互运动而引起的纵向冲击和振动影响，减轻对车辆的损伤；所述第一侧板12设计有监测孔，可用来监测机构内部动作状态，且在作动
舵机等出现故障时，可通过监测孔利用定制工装紧急手动解锁，避免危险发生；所述连接装置在进行连接锁定操作时，连接环4与连接钩3允许存在一定的垂向、横向位置偏差。
73.在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
74.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。
75.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发明保护范围的限制。
76.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种用于轨道试验车的连接装置，其特征在于，该装置包括主框架、转轴(2)、连接钩(3)、连接环(4)、锁定单元(5)、拉绳(8)、驱动单元(9)、收线盘(10)和扭力施加单元(11)，其中，所述主框架包括多个垫块(1)、第一侧板(12)和第二侧板(13)，多个所述垫块(1)均匀设置在所述第一侧板(12)和所述第二侧板(13)之间且与所述第一侧板(12)和所述第二侧板(13)连接；所述连接钩(3)通过所述转轴(2)设置在所述第一侧板(12)和所述第二侧板(13)之间；所述连接环(4)设置在所述轨道试验车上，所述连接钩(2)与所述连接环(4)配合以实现连接和分离；所述扭力施加单元(11)设置在所述转轴(2)上，且一端与所述连接钩(3)连接，另一端与所述第一侧板(12)连接，所述扭力施加单元(11)用于对所述连接钩(3)施加扭力；所述拉绳(8)与所述锁定单元(5)连接，所述驱动单元(9)设置在所述第二侧板(13)上，所述收线盘(10)一端与所述驱动单元(9)连接，另一端与所述拉绳(8)连接，在将所述连接钩(3)与所述连接环(4)连接时，所述连接钩(3)克服扭力后绕所述转轴(2)转动直至卡入所述连接环(4)实现连接，并通过所述锁定单元(5)锁定所述连接钩(3)，在将所述连接钩(3)与所述连接环(4)分离时，所述驱动单元(9)驱动收线盘(10)转动以使所述锁定单元(5)在所述拉绳(8)的拉力作用下解锁所述连接钩(3)，所述连接钩(3)在扭力和与所述连接环(4)的相互作用力的共同作用下绕所述转轴(2)转动直至离开所述连接环(4)实现分离。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还包括弹性复位单元(6)和限位架(7)，所述限位架(7)设置在所述第一侧板(12)和所述第二侧板(13)之间且与所述第一侧板(12)和所述第二侧板(13)连接，所述限位架(7)包括开口端和封闭端，所述锁定单元(5)设置在所述限位架(7)的开口端，所述弹性复位单元(6)设置在所述限位架(7)的封闭端与所述锁定单元(5)之间，所述弹性复位单元(6)用于在所述连接钩(3)处于分离状态时使所述锁定单元(5)在弹力的作用下与所述连接钩(3)紧贴以及用于在所述连接钩(3)处于连接状态时使所述锁定单元(5)在弹力的作用下锁定所述连接钩(3)。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，该装置还包括第一动力车连接件、第二动力车连接件、垫片(14)和第一缓冲垫(15)，所述第一缓冲垫(15)设置在所述第一侧板(12)的翻边与所述垫片(14)之间以及所述第二侧板(13)的翻边与所述垫片(14)之间，所述第一动力车连接件依次穿过所述垫片(14)、所述第一缓冲垫(15)和所述第一侧板(12)的翻边与动力车连接，所述第二动力车连接件依次穿过所述垫片(14)、所述第一缓冲垫(15)和所述第二侧板(13)的翻边与动力车连接。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，该装置还包括第二缓冲垫(16)，所述第二缓冲垫(16)设置在在所述第一侧板(12)的翻边与动力车之间以及所述第二侧板(13)的翻边与所述动力车之间。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一侧板(12)上设置有监测孔。6.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于，所述锁定单元(5)为锁定销，所述连接钩(3)上设置有锁定孔，所述锁定销在弹力的作用下进入所述锁定孔锁定所述连接钩(3)，所述锁定销在拉力作用下从所述锁定孔拔出解锁所述连接钩(3)。7.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于，所述扭力施加单元(11)为扭
簧，所述拉绳(8)为钢丝绳。8.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于，所述驱动单元(9)为作动舵机。9.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述弹性复位单元(6)为复位弹簧。10.一种轨道试验车，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的用于轨道试验车的连接装置。

技术总结
本发明涉及轨道交通技术领域，公开了一种用于轨道试验车的连接装置及轨道试验车。该装置包括主框架、转轴、连接钩、连接环、锁定单元、拉绳、驱动单元、收线盘和扭力施加单元，主框架包括多个垫块、第一侧板和第二侧板，多个垫块均匀设置在第一侧板和第二侧板之间且与第一侧板和第二侧板连接；连接钩通过转轴设置在第一侧板和第二侧板之间；连接环设置在轨道试验车上，连接钩与连接环配合以实现连接和分离；扭力施加单元设置在转轴上，且一端与连接钩连接，另一端与第一侧板连接，扭力施加单元用于对连接钩施加扭力；拉绳与锁定单元连接，驱动单元设置在第二侧板上，收线盘一端与驱动单元连接，另一端与拉绳连接。另一端与拉绳连接。另一端与拉绳连接。


技术研发人员：查小菲 高阳 毛凯 左平洋 赵明 于斐 沈胜兵
受保护的技术使用者：中国航天科工飞航技术研究院（中国航天海鹰机电技术研究院）
技术研发日：2021.09.07
技术公布日：2023/3/9