新磁悬浮技术
作者:78_k@163.com       2010/11/29
    ? 请关注最节能的另类磁悬浮运输技术

    车辆运输阻力主要有车辆的重力产生的摩擦和空气对车体的摩擦两种因素。磁悬浮技术和真空管技术能够解决这两种阻力问题。但是,超导磁悬浮技术造价太高。以北京S1线为例,每公里造价6亿人民币。而我发明的磁悬浮技术只对现有的轨道改变形状和在客货车体上加装永磁体薄片即可。成本低得可怜。还可以在现有的铁轨外侧铺设8毫米厚,槽底20厘米,槽帮15厘米的槽钢作为副轨,每公里造价约2百万人民币。相差300倍。如果用相同厚度的角钢焊接在旧轨道的外侧上沿处,成本可低600倍。它的最大优势是:在铺设副轨和车辆加装磁片时,不影响正常的客货运输,随改造随受益。改造完成后,由于运输能力可提高几十倍,这就相当于又多修了数倍现有的铁路总里程。并且能在全国铁路(包括地铁和轻轨在内)迅速得到普及应用。彻底解决由车体重力产生的摩擦阻力问题。?

    ?

    ? 拖车磁悬浮技术?

    技术领域

    本发明涉及一种拖车磁悬浮技术。尤其是涉及一种轨道交通装在被拖车辆上的永磁体薄片与轨道下平面产生的垂直地面向上的吸引力去抵消车体及负载垂直地面向下的重力的磁悬浮技术。

    背景技术

    目前,轨道交通磁悬浮技术只有超
导磁悬浮一种。与本发明相比较,这种技术能源消耗大,造价特别高。我们国家高速铁路的制造和安装水平相当高,误差只有0.1毫米。本发明只要求轨道外展的内平面光华、平整,现存的轨道技术完全满足要求。因此,本发明的磁悬浮技术具有广阔的应用前景。

    发明内容

    本发明的技术方案是:首先,将轨道的上平面向外延展10厘米,把长10厘米、宽度相等的永磁体薄片以N极或S极全部朝上的结构固定在与轴端相连的与柱塞一体的铁板上,并使永磁体的上平面与外展轨道的下平面保留适当的距离。使永磁体与铁磁质的轨道下平面产生垂直地面向上的吸引力直接作用在车体上。使车辆产生向上的悬浮力去克服由重力产生的摩擦阻力。

    为了使车辆的重力和悬浮力保持平衡,将根据车辆及负载的变化,连杆机构自动改变永磁体与轨道下平面的距离,从而适时的改变了车辆的悬浮力,使之与车辆产生的重力始终保持平衡。?

    实验表明,永磁体与铁磁质的距离越近时其吸引力越大。用五年前的永磁体做一个实验,当这个(钕铁硼?)永磁体距离铁1.5毫米时,永磁体与铁的吸引力为每平方厘米0.5公斤;距离为1.1毫米时,吸引力为每平方厘米0.75公斤;距离为0.6毫米时,吸引力为每平方厘米1.5公斤;距离为0.4毫米时,其吸引力为每平方厘米2公斤。(上海吸引式磁悬浮列车的悬浮高度约10毫米,因此,好的永磁体与铁磁质上述作用力的距离不应小于5毫米。)如果将轨道的上平面向外延展10厘米,当轨道的下平面与永磁体的上平面相距 0.6毫米时,一节车箱长按30米计算,在轨道下面10厘米宽、30米长的两条轨道下面的永磁体薄片有6万平方厘米,每平方厘米的吸引力为1.5公斤,对这一节车体将产生90 吨垂直地面向上的吸引力,这是直接作用在车体上向上的抬升力。

    为了使永磁体不与轨道下平面产生摩擦,第一,支架固定在与轴端一体的承载梁上。柱塞装在支架内,将永磁体固定在与柱塞一体的铁板上,为了防止轨道下平面变形凸起时永磁体与轨道卡死,柱塞下面的两侧分别向上开2厘米长的口子,使柱塞带动永磁体可下行2厘米,因此大大提高了本发明的实用性能。在柱塞底部弹簧的作用下,柱塞通常总是在上死点位置。第二,加装了比永磁体面高出适当距离的旋转保护轮。旋转保护轮的作用是使永磁体与轨道总保持一个适当的最小距离,阻止永磁体与轨道摩擦及扼制车体悬浮力的迅猛增长,在规定的范围内维持悬浮力与重力的平衡。

    本发明的有益效果是:第一是节能。如果包括车体在内99%的重力被抵消,即一节100吨重的车,现在只有1吨重了。就是说如果功率不变,原先拉一节车的功率,现在可以拉99节。使运力至少提高几十倍。从而达到解决运力紧张问题和节能减排环保的目的。第二是省钱。根据玩具电动机的售价,(内有永磁体)一节车厢的永磁体大概需要2万元人民币。第三是该技术可以应用到货车上,提高货物运输能力,充分发挥铁路的运输作用。并根据需要,同时选择目前磁性最强的永磁体和最顺磁的铁磁质做外展轨道,进一步增加单位面积的吸引力,增加永磁体与铁磁质作用力的距离,增加车体被抬升的距离。如果工艺允许,也可将永磁体与轨道下平面的距离缩小到0.4毫米,此时一节车的悬浮力将会提高到120 吨。第四是更安全更平稳。? 因为车轮的轴通过连接装置已被反扣在外展的轨道下面,车速再高也不会翻车。? ?

    实施例及附图说明

    下面结合附图对本发明做进一步说明。

    图1是从车厢尾部看过去本发明的整体结构示意图;

    图2是轨道截面及其部分构件结构示意图;

    图中:(1)是车厢,(2)是弹簧,(3)是车轮,(4)是车轴,(5)是固定在各个轴端上的承担悬浮力的承载梁。为了防止车辆急转弯时承载梁(5)在车辆中间部位与轨道分离而损坏永磁体,在车体中间部位加车轮并允许车体在轴上小范围侧滑。(6)是固定在承载梁(5)上的数个支架。支架位置应避开车轮。如图2所示:(7)是装在支架(6)内的柱塞。(15)是套在柱塞(7)内的柱塞,它可在柱塞(7)中小范围上下运动。(8)是在柱塞(7)下面的弹簧。(9)是与柱塞(7)一体的永磁体薄片。(10)是与柱塞(15)一体的旋转保护轮,(11)是轨道。(12)是固定在车体上并可做水平移动的支杆,它两个端头锥体的锥度相等且分别插在柱塞(7)的上面和底上 ,锥体头插在支杆中用螺丝连接可用于微调。(13)是使支杆(12)向中间运动的弹簧。(14)是固定在车厢(1)上、使支杆(12)做水平开合运动的取样棒及其活接。它们共同构成连杆系统。

    当车辆空载时,一节车厢按30 吨计算,此时车厢的位置最高。调节取样棒(14)上的活接,使取样棒连同它的锥体大小头做上下运动并带动支杆(12)做水平的开或合运动,支杆(12)端头的锥体使轨道下平面与永磁体的距离为1.5毫米、旋转(12)上的锥体螺丝,恰使保护轮(10)比永磁体平面高1.5毫米,也就是保护轮与轨道刚刚接触还没有产生作用力时,锁死活接(14)和锥体螺丝。此时车体受到的悬浮力正好是30吨。

    负载时,按每节车200人重15吨计算,根据一节车厢所有弹簧(2)总的倔强系数,(比如每厘米15吨)去设定取样棒(14)上的锥体头的尺寸。使取样棒(14)下降1厘米时,在取样棒端头锥体的作用下,支杆(12)就向轨道两边运动,它端头的锥体就使轨道与永磁体的距离由1.5毫米逐渐缩小到1.1毫米,由于支杆(12)的两个端头锥度相等,保护轮(10)与永磁体的距离也逐渐由1.5毫米缩小到1.1毫米。使此时它增加的悬浮力也刚好是15 吨。就是说,取样棒的下降高度和永磁体与轨道的距离变化数所表示的重力和浮力必须总是相等的。而且永磁体(9)与保护轮(10)的上下运动方向相反、运动距离总是相等的,保护轮(10)比永磁体面高出的距离与永磁体到轨道的距离总保持相等。旋转保护轮(10)的作用是当永磁体与轨道保持一个与重力相匹配的距离时,阻止永磁体继续缩小与轨道的距离,扼制车体悬浮力的迅猛增长,在一定的范围内维持悬浮力与重力的平衡。比如本例车体重30吨,载重15吨,总重45吨。随着负载的增加,车体高度逐渐下降,在取样棒(14)和支杆(12)端头锥体的作用下,永磁体与轨道的距离逐渐由1.5毫米缩小到1.1毫米。(可以由实验得到的永磁体和铁的距离与吸引力的关系曲线查到)旋转保护轮(10)超过永磁体面的高度逐渐变为1.1毫米。如果空车重30吨,要载重60吨,永磁体与轨道的起始距离应为1.5毫米,旋转保护轮比永磁体面应高出1.5毫米。随着车的逐渐加载,连杆系统使永磁体与轨道的距离由1.5毫米逐渐变为0.6毫米,车体的悬浮力由30吨逐渐升到90吨。旋转保护轮(10)与永磁体的距离由1.5毫米逐渐缩小到0.6毫米。必须注意,此时支架(6)并没有被抬升。随着车体重力的变化,连杆系统使永磁体与轨道的距离也不断的变化,当悬浮力大于重力时,车体将被悬浮。多余的悬浮力将作用在保护轮(10)与轨道下平面上,并产生摩擦阻力。相反,如果重力大于悬浮力,多余的重力也将产生摩擦阻力。最好的状态还是悬浮力与重力相等,也就是零重力状态。此时车轮及保护轮只起导向和保护作用。这里我们可以人为设定一个永磁体上平面到轨道下平面的最小距离,比如设计这个距离是0.6毫米时,取样棒(14)和支杆(12)上的锥体继续向下和向外运动已经没有锥度是个平面了,加上保护轮的作用,此时无论车体高度下降及负载增加,这个距离都不会小于0.6毫米了。这个设计保证了永磁体永远不会与轨道产生摩擦。如果轨道变形,由于柱塞(7)下面的两侧分别向上开2厘米长的口子,保护轮(10)使柱塞(7)带动永磁体可瞬时下行2厘米,所以这是一个防止永磁体与轨道摩擦双保险的设计。

    当卸载时,车厢(1)在弹簧(2)的作用下,带动取样棒(14)向上运动。在弹簧(13)的作用下,支杆(12)上的锥体向轨道中间平移,使永磁体与轨道的距离逐渐增加,悬浮力逐渐减少,与负载时的情形刚好相反。当然,也可以去掉弹簧(13),把取样棒(14)的锥体与支杆(12)用燕尾和燕尾槽连接,这种方法也可以控制旋转保护轮和永磁体到轨道的距离,并始终维持悬浮力与重力的平衡。?

    为了简便,附图只是结构示意图。比如弹簧(2)的实际位置是固定在车轮外侧的轴头上。因此承载梁(5)可以固定在与轴头一体的弹簧(2)的底板上。

    如果真的实施本发明,可以用本发明的轨道换掉原来的轨道。经过实地勘查,也可以在原轨道外侧另外铺设厚度为8毫米、槽帮15厘米、槽底20厘米的槽钢用做本发明的轨道,并使槽钢的口朝外顺着轨道的方向立在原轨道外侧,并使固定原轨道的螺杆穿过下面槽帮的长圆孔,用原螺帽重新固定槽钢和原来的轨道。因为外展轨道的宽度由10厘米增加到了15厘米,这时,作用在车体上的悬浮力可比原来增加一半。当永磁体与轨道相距1.5毫米时每节车的悬浮力为45吨,相距0.6毫米时,每节车的悬浮力可达135吨,完全满足包括地铁和轻轨在内的轨道交通客货运输要求。而且车体的重力均布在车体下面的槽钢轨道上,过去车体的重力只分布在轮下的几个点上,对路基和轨道的破坏力很大。(由于在槽钢下面的永磁体和保护轮的位置高于旧轨道,所以只要在道叉、道口、急转弯处不铺设槽钢或不焊接角钢就不会与轨道产生碰撞和摩擦了)

    这是一种非常廉价的磁悬浮技术,已申请发明专利,申请号为:201010169340.9 有不妥的地方让我们共同纠正。使这项技术早日造福人类。联系电话:13136840807? 0459-6745859 发明人:李瑞琛

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