一种多级临界速度可调和回程可控的智能减速顶

1.本发明公开了一种多级临界速度可调和回程可控的智能减速顶，属于铁路用可控减速顶装置领域。


背景技术：

2.铁路编组调速系统需要对各种类型溜放车辆的溜放速度进行控制调整。减速顶是常用的铁路车辆溜放速度的减速调速设备，常规减速顶利用液压油耗能减速。
3.常规减速顶包括三个阀门：速度阀、压力阀和回程阀，其中液压油通过压力阀做功耗能，是减速顶的关键机构。常规减速顶通过改变其速度阀与活塞上端面开孔之间的开量或速度阀弹簧刚度，可以获得不同档位的临界速度。当溜放车辆通过减速顶的速度小于设定档位的临界速度时，减速顶不对溜放车辆减速（不做制动功）；当溜放车辆通过减速顶的速度大于等于设定档位的临界速度时，减速顶对溜放车辆减速（做制功）。
4.车辆车轮碾压油缸帽头，油缸帽头下行，迫使液压油以一定的速度通过活塞孔，当速度小于临界速度时，速度阀不闭合，液压油通过速度阀进入下腔体，减速顶不做功；当速度大于临界速度时，速度阀闭合，液压油通过压力阀进入下腔体，减速顶做功。车辆车轮离开减速顶，液压油从下腔体穿过回程阀回流减速顶上腔体。此时常规减速顶完成减速工作。
5.常规减速顶的速度阀由速度阀板、弹簧及压力阀阀座等机构组成，减速顶的临界速度由速度阀板型号和弹簧刚度决定，一旦机械结构安装定型，减速顶的临界速度就定了。这就意味着，一旦减速顶装配后，只能判断一种临界速度。
6.不同的调速方案对减速顶的制动功需求各不相同；同一种调速方案在实施过程中，溜放车辆不同车重、不同溜放速度对减速顶制动功的需要也不相同。常规减速顶临界速度固定，一旦装配难于调节。溜放车辆不同车重、不同溜放速度工况条件下，普通减速顶使用过程中单一种类减速设备难于实现把溜放车辆停车至预定位置，需要配合其他设备（如：减速器、加速顶等）共同一起对溜放车辆进行减速调节，或者需要尽量延长减速顶沿轨道的布设长度，这种情况下，既降低了调车作业的效率，又浪费了有限紧张的线路空间资源，增加了设备维修种类和维修工作量。
7.由于溜放车辆的物理状态（重量、溜放速度）不尽相同。点连式调速方案（如：点-连-点-连式、连-点-连式等）沿线路设置普通减速顶，此种方案的缺点是单一种类减速设备难于实现把溜放车辆停车至预定位置；点连可控式调速方案（如：点-可控顶-连式、点-可控分段式等）沿线路设置减速器、普通减速顶和可控减速顶，此种方案的缺点是调速设备种类较多，维修种类和工作量较大，不利于路局降本增效。


技术实现要素：

8.针对常规减速顶（普通减速顶和可控减速顶）只能提供不变的临界速度（速度阀），在溜放车辆重量、车辆速度、轮间距变化等复杂工况条件下，难以根据实时溜放车辆具体工况实时调节临界速度的大小，特别是在大组车工况中，极易造成易行车和难行车速度降幅
不一致而造成脱轨翻车事故。常规减速顶降低了驼峰的作业效率和作业安全性能，不能很好地适应现代作业强度大、调车工况复杂的大型驼峰作业。针对已有技术方案中存在的已知问题，本发明公开一种多级临界速度可调和回程可控的智能减速顶。
9.本发明的技术方案如下：一种多级临界速度可调和回程可控的智能减速顶，所述减速顶包括制动油缸、压力阀底座、制动油缸密封盖、压力阀、减速顶壳体、止冲座、销柱、活塞帽头、连接钢轨螺栓、压力阀球阀；所述减速顶壳体上部开口，开口处用于插入制动油缸，制动油缸面向减速顶壳体内开口，并且开口处设置制动油缸密封盖，制动油缸通过活塞帽头的分割形成上腔和下腔，上腔填充磁流变液和氮气；所述减速顶壳体底部设置一个止冲座，止冲座上通过销柱固定一个活塞杆，活塞杆穿过制动油缸密封盖伸入制动油缸内；所述活塞杆的活塞头面向制动油缸处开口，内部开设若干台阶，用于卡设压力阀，所述压力阀包括压力阀外弹簧、弹簧基座、弹簧座调节螺栓、压力阀内弹簧和压力阀杆及球座；所述压力阀的底部设置一个弹簧基座和弹簧座调节螺栓，弹簧座调节螺栓下部插入活塞杆底部的螺栓孔，上部固定连接弹簧基座，弹簧基座上部设置压力阀杆和压力阀外弹簧，压力阀外弹簧套设在压力阀杆的底部，套设处的压力阀杆内部设置压力阀内弹簧，压力阀杆顶部设置一个球座，用于放置压力阀球阀；压力阀的上方设置一个压力阀底座，压力阀底座的下方抵住压力阀球阀；所述活塞杆的活塞帽头上开设若干通孔作为磁流变阻塞通道，磁流变阻塞通道连通制动油缸的上腔和下腔；活塞帽头的外圈开设一个槽体，槽体内从内之外依次填塞励磁线圈、软铁芯环和隔磁铜环；活塞帽头的外圈与制动油缸接触的位置设置的若干密封圈三将槽体密封。；所述减速顶壳体的外周壁上设置一个连接钢轨螺栓。
10.优选地，上述制动油缸密封盖的外圈与制动油缸接触的位置设置若干密封圈一，其内圈与活塞杆接触的位置设置若干密封圈二。
11.优选地，上述磁流变阻塞通道的上口平直，下口呈喇叭状。
12.磁流变液体是一种由微米级软磁颗粒与粘塑性高分子聚合物的特种混合物，能够在磁场作用下瞬时（毫秒级）改变其动态阻尼特性的智能复合材料。本发明把磁流变液作为耗能材料，能够为智能磁流变减速顶在多种类型的铁路车辆（包括各类重量和速度）工况下实时输出适当的制动功和阻力功，实现智能减速顶临界速度实时可调可控。
13.本发明的有益效果是：1、本发明装置能够提供实时可调可控的临界速度，实现了对减速度的临界速度的实时控制调节，适用于多种溜放车辆（不同车重、不同车速）工况；2、本发明装置可以实现普通减速顶和可控减速顶的功能，能够适用于多种调速方案，实现了一顶多能。
14.3、本发明装置可以同时装配点连式调速方案（如：点-连-点-连式、连-点-连式等）和点连可控式调速方案（如：点-可控顶-连式、点-可控分段式等），减少了各调速方案中设备的种类和维修成本。
附图说明
15.图1为本发明的结构示意图；图2为活塞杆的结构示意图；图3为磁流变阻塞通道的结构示意图；图4 为活塞杆磁流变阻塞通道的磁路示意图。
具体实施方式
16.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
17.如图1-3所示，一种多级临界速度可调和回程可控的智能减速顶，所述减速顶包括制动油缸101、压力阀底座130、制动油缸密封盖121、压力阀、减速顶壳体110、止冲座111、销柱112、活塞帽头135、连接钢轨螺栓151、压力阀球阀142；所述减速顶壳体110上部开口，开口处用于插入制动油缸101，制动油缸101面向减速顶壳体110内开口，并且开口处设置制动油缸密封盖121，制动油缸101通过活塞帽头135的分割形成上腔和下腔，上腔填充磁流变液和氮气；所述减速顶壳体110底部设置一个止冲座111，止冲座111上通过销柱112固定一个活塞杆119，活塞杆119穿过制动油缸密封盖121伸入制动油缸101内；所述活塞杆119的活塞头面向制动油缸101处开口，内部开设若干台阶，用于卡设压力阀，所述压力阀包括压力阀外弹簧115、弹簧基座114、弹簧座调节螺栓113、压力阀内弹簧116和压力阀杆143及球座144；所述压力阀的底部设置一个弹簧基座114和弹簧座调节螺栓113，弹簧座调节螺栓113下部插入活塞杆119底部的螺栓孔，上部固定连接弹簧基座114，弹簧基座114上部设置压力阀杆143和压力阀外弹簧115，压力阀外弹簧115套设在压力阀杆143的底部，套设处的压力阀杆143内部设置压力阀内弹簧116，压力阀杆143顶部设置一个球座144，用于放置压力阀球阀142；压力阀的上方设置一个压力阀底座130，压力阀底座130的下方抵住压力阀球阀142；所述活塞杆119的活塞帽头135上开设若干通孔作为磁流变阻塞通道141，磁流变阻塞通道141连通制动油缸101的上腔和下腔；活塞帽头135的外圈开设一个槽体，槽体内从内之外依次填塞励磁线圈131、软铁芯环132和隔磁铜环134，；活塞帽头135的外圈与制动油缸101接触的位置设置的若干密封圈三133将槽体密封。
18.所述减速顶壳体110的外周壁上设置一个连接钢轨螺栓151。
19.优选地，上述制动油缸密封盖121的外圈与制动油缸101接触的位置设置若干密封圈一122，其内圈与活塞杆119接触的位置设置若干密封圈二123。
20.优选地，上述磁流变阻塞通道141的上口平直，下口呈喇叭状。
21.工作原理：一般地工作实施例：当从驼峰溜放下来的车辆车轮接近智能减速顶时，控制模块发出控制指令至电源模块，电源模块输出工作电流i
i ，活塞头中的励磁线圈在工作电流i
i 作用下产生磁场，磁流变液在磁场作用下，产生磁流变效应，磁流变阻塞通道141中的磁流变液动态黏度改变
（动态黏度已改变，成固体或近固态状态），同时，溜放车辆的车轮接触制动油缸101的帽头（即制动油缸101的顶部），制动油缸101在车轮作用下继续下滑，此时车辆制动油缸101上腔的氮气和磁流变液压力迅速升高，氮气被压缩，腔内压力压迫压力阀球阀142，此时，压力阀内弹簧116和压力阀外弹簧115受压收缩，在压力阀球阀142与压力阀底座130之间形成缝隙，上腔腔内磁流变液（此处远离励磁线圈131，且有压力阀底座130与活塞帽头135之间的空气间隙，故压力阀球阀缝隙处的磁场强度低，在低磁场强度条件下，磁流变液为液态或半固体状态）在该压力作用下通过该缝隙制动油缸101的下腔，该过程中溜放车辆的动能转化为磁流变液的变形能，此过程中，智能减速顶对溜放车辆起到刹车制动减速作用。
22.随着车轮继续向前滚动，在车轮压迫下，当智能减速顶的制动油缸101下降至最低点后，车轮与油缸帽头脱离接触，制动油缸101上腔中的压缩氮气膨胀，此时，控制模块发出控制指令至电源模块，电源模块输出反向活塞退磁电流-ij，数秒后立刻切断电流，磁流变阻塞通道141中的磁流变液动态黏度变小，制动油缸101下腔的磁流变液通过磁流变阻塞通道141迅速回流至制动油缸上腔，同时，制动油缸101向上回弹，恢复初始位置。
23.1.当车轮速度大于规定速度时的工作实施例：当从驼峰溜放下来的车辆以大于规定速度接近智能减速顶时，控制模块发出控制指令至电源模块，电源模块输出工作电流i
i1 ，活塞帽头135中的励磁线圈131在工作电流i
i1 作用下产生磁场b
i1
，磁流变液在磁场b
i1
作用下，如图4所示，产生磁流变效应，磁流变阻塞通道141中的磁流变液动态黏度增至工作黏度μ
i1
，同时，溜放车辆的车轮接触制动油缸101的帽头，制动油缸101在车轮作用下继续下滑，此时车辆制动油缸101上腔的氮气和磁流变液压力迅速升高，腔内压力压迫压力阀球阀142，此时，腔内压力大于压力阀内弹簧116和压力阀外弹簧115弹力，弹簧受压收缩，在压力阀球阀142与压力阀底座130之间形成缝隙，上腔腔内磁流变液（低磁场强度条件下，为液态或半固体状态）在该压力作用下通过该缝隙制动油缸101下腔，该过程中溜放车辆的动能转化为磁流变液的变形能，此过程中，智能减速顶对溜放车辆起到刹车制动减速作用。
24.随着车轮继续向前滚动，在车轮压迫下，当智能减速顶的制动油缸101下降至最低点后，车轮与油缸帽头脱离接触，油缸上腔中的压缩氮气膨胀，此时，控制模块发出控制指令至电源模块，电源模块输出反向活塞退磁电流-ij，数秒后立刻切断电流，磁流变阻塞通道141中的磁流变液动态黏度变小，制动油缸101下腔的磁流变液通过磁流变阻塞通道141迅速回流至制动油缸上腔，同时，制动油缸101向上回弹，恢复初始位置。
25.2.当车轮速度小于等于规定速度时的工作实施例子：当从驼峰溜放下来的车辆以小于等于规定速度接近智能减速顶时，控制模块发出控制指令至电源模块，电源模块无输出工作电流，溜放车辆的车轮接触制动油缸101的帽头，制动油缸101在车轮作用下继续下滑，此时车辆制动油缸101上腔压力升高，磁流变液在该压力作用下通过磁流变阻塞通道141流向制动油缸101下腔，该过程中溜放车辆的动能损失可以忽略，此过程中，智能减速顶不对溜放车辆起到刹车制动减速作用。
26.在车轮压迫下，当智能减速顶的制动油缸101下降至最低点后，随着车轮继续向前滚动，车轮与油缸帽头脱离接触，制动油缸101上腔中的压缩氮气膨胀，此时，在负压作用下，制动油缸101下腔的磁流变液通过磁流变阻塞通道141迅速回流至制动油缸101上腔，同时，制动油缸101向上回弹，恢复初始位置。
27.上述的i指 压缩工况；j指 回程工况。
28.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种多级临界速度可调和回程可控的智能减速顶，其特征在于所述减速顶包括制动油缸（101）、压力阀底座（130）、制动油缸密封盖（121）、压力阀、减速顶壳体（110）、止冲座（111）、销柱（112）、活塞帽头（135）、连接钢轨螺栓（151）、压力阀球阀（142）；所述减速顶壳体（110）上部开口，开口处用于插入制动油缸（101），制动油缸（101）面向减速顶壳体（110）内开口，并且开口处设置制动油缸密封盖（121），制动油缸（101）通过活塞帽头（135）的分割形成上腔和下腔，上腔填充磁流变液和氮气；所述减速顶壳体（110）底部设置一个止冲座（111），止冲座（111）上通过销柱（112）固定一个活塞杆（119），活塞杆（119）穿过制动油缸密封盖（121）伸入制动油缸（101）内；所述活塞杆（119）的活塞头面向制动油缸（101）处开口，内部开设若干台阶，用于卡设压力阀，所述压力阀包括压力阀外弹簧（115）、弹簧基座（114）、弹簧座调节螺栓（113）、压力阀内弹簧（116）和压力阀杆（143）及球座（144）；所述压力阀的底部设置一个弹簧基座（114）和弹簧座调节螺栓（113），弹簧座调节螺栓（113）下部插入活塞杆（119）底部的螺栓孔，上部固定连接弹簧基座（114），弹簧基座（114）上部设置压力阀杆（143）和压力阀外弹簧（115），压力阀外弹簧（115）套设在压力阀杆（143）的底部，套设处的压力阀杆（143）内部设置压力阀内弹簧（116），压力阀杆（143）顶部设置一个球座（144），用于放置压力阀球阀（142）；压力阀的上方设置一个压力阀底座（130），压力阀底座（130）的下方抵住压力阀球阀（142）；所述活塞杆（119）的活塞帽头（135）上开设若干通孔作为磁流变阻塞通道（141），磁流变阻塞通道（141）连通制动油缸（101）的上腔和下腔；活塞帽头（135）的外圈开设一个槽体，槽体内从内之外依次填塞励磁线圈（131）、软铁芯环（132）和隔磁铜环（134）；活塞帽头（135）的外圈与制动油缸（101）接触的位置设置的若干密封圈三（133）将槽体密封；所述减速顶壳体（110）的外周壁上设置一个连接钢轨螺栓（151）。2.根据权利要求1所述的一种多级临界速度可调和回程可控的智能减速顶，其特征在于所述制动油缸密封盖（121）的外圈与制动油缸（101）接触的位置设置若干密封圈一（122），其内圈与活塞杆（119）接触的位置设置若干密封圈二（123）。3.根据权利要求1所述的一种多级临界速度可调和回程可控的智能减速顶，其特征在于磁流变阻塞通道（141）的上口平直，下口呈喇叭状。

技术总结
本发明公开了一种多级临界速度可调和回程可控的智能减速顶，所述减速顶包括制动油缸、压力阀底座、制动油缸密封盖、压力阀、减速顶壳体、止冲座、销柱、活塞帽头、连接钢轨螺栓、压力阀球阀。本发明的装置能够提供实时可调可控的临界速度，实现了对减速度的临界速度的实时控制调节，适用于多种溜放车辆工况；本装置可以实现普通减速顶和可控减速顶的功能，能够适用于多种调速方案，实现了一顶多能。本装置可以同时装配点连式调速方案和点连可控式调速方案，减少了各调速方案中设备的种类和维修成本。成本。


技术研发人员：李润璞
受保护的技术使用者：南京铁道职业技术学院
技术研发日：2022.10.08
技术公布日：2023/4/21