CN102865324B - 一种轨道车辆转臂定位装置的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道车辆转臂定位装置的加工方法，采用本发明生产的轨道车辆转臂定位装置为整体式轴向预压缩结构，包括金属芯轴，两个金属外套以及弹性橡胶体；所述金属芯轴，弹性橡胶体以及两个金属外套通过硫化的方式结合成一个整体，避免了轨道车辆转臂定位装置的轴向窜动风险，进一步保证使用的可靠性级安全性，相对于对装式结构在使用数量上减少了一倍，降低了成本，提高了轨道车辆转臂定位装置轴向刚度，实现小于6:1的径轴刚度匹配特性，保证了轨道车辆转臂定位装置具有合适的径向刚度及较好的疲劳寿命。

Description

一种轨道车辆转臂定位装置的加工方法

技术领域

本发明涉及一种减振部件产品的结构方法及产品，具体涉及一种轨道车辆转臂用橡胶弹性元件的结构和加工方法。 

背景技术

转臂定位装置用于连接一系转臂轴和转向架构架，传递纵向牵引力，提供轮对轴箱装置的纵向（径向）和横向（轴向）刚度，在横向和纵向引导轮对而不限制一系圆弹簧垂直方向上的位移。由于装置主要承受纵向牵引力，因此定位装置的纵向刚度是产品的主要性能，纵向刚度过大将影响车辆通过弯道曲线的能力，容易造成轮缘磨耗；纵向刚度过小则容易造成车辆出现蛇行运动，影响车辆的安全运行,由于转臂定位装置还承担了轴向定位功能，因此必须具备合适的横向刚度。目前一些轨道车辆的一系转臂定位装置通常要求在满足一定径向刚度要求下同时具有6:1甚至更小的径轴刚度匹配性能。橡胶装置常见的整体三大件式（金属外套+橡胶+芯轴）结构虽有一些特点 ，同时也有缺点；所述的特点是它们的性能能基本满足各种工况的使用，而所述的缺点是，当在有限的空间内实现径向刚度和轴向刚度比为6：1甚至更小时，这种结构通常由于轴向刚度偏小很难满足要求。另一种两节对装式结构（两橡胶装置轴向对装组合拼装使用）虽然能够实现6:1的径轴刚度匹配，但因其为对装结构，容易发生轴向窜动，使用可靠性远低于整体式结构，采用对装式定位装置，需要对装的两橡胶装置各方面性能比较接近，控制成本较高，而且对装式装置的使用数量较整体式结构多一倍，因此其成本远远高于整体式结构。 

随着机车车辆技术的发展，车辆悬挂件需要更好地满足车辆的动力学要求。普通结构的橡胶装置很难满足转臂定位装置的性能要求，这就需要一种新的结构来满足转臂定位装置的性能要求，既保证具有足够的可靠性及具有合适的径向刚度，并同时能够实现小于6:1的径轴刚度匹配关系且具有便于实现等特点。 

发明内容

本发明的目的是为了克服上述技术缺陷，提出一种能够满足转臂定位装置的性能要求，具有合适的径向刚度以及径轴刚度匹配关系，且可靠性高，制造装配简单的轨道车辆转臂定位装置。 

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种轨道车辆转臂定位装置，为整体式轴向预压缩结构，包括金属芯轴，两个金属外套以及弹性橡胶体；所述金属芯轴，弹性橡胶体以及两个金属外套通过硫化的方式结合成一个整体；为两个金属外套同时硫化的整体式结构，较两个橡胶装置对装式结构而言，避免了轨道车辆转臂定位装置的轴向窜动风险，进一步保证使用的可靠性及安全性。 

作为本发明的进一步改进，所述金属芯轴的两端为上部半月弧形，底部平面的结构，便于安装定位。 

作为本发明的进一步改进，两个金属外套中间设置有一定的间隙，间隙的大小为轨道车辆转臂定位装置的轴向预压缩量，间隙量A能够大幅度提高橡胶装置的轴向刚度，实现小于6:1的径轴刚度匹配特性，也可以通过调整尺寸A获得不同的轴向刚度，实现不同的径轴刚度比特性。 

作为本发明的进一步改进，所述橡胶体在两个金属外套间隙处设置有内凹圆弧面，保证轨道车辆转臂定位装置具有合适的径向刚度。 

本发明还提供一种上述轨道车辆转臂定位装置的加工方法，所述金属外套端部预制有宽度为B，高度为H的环形凸台，两金属外套之间夹有一外凸结构楔块，外凸结构楔块保证内凹圆弧面的尺寸A、尺寸C和尺寸R，两金属外套及金属芯轴与弹性橡胶体在模具内硫化形成整体，硫化出模后，使用工装通过金属外套的环形凸台，将两个金属外套向外拉伸一定位置后，取出外凸结构楔块，取出外凸结构楔块后，再通过机械加工的方式将两个金属外套的环形凸台去除，完成轨道车辆转臂定位装置的加工。 

本发明采用整体式轴向预压缩结构，有效地避免了轴向窜动风险，保证使用可靠性，且整体式结构较两个对装式结构在装置的使用数量上减少了一倍，降低了生产及使用成本；两个金属外套中间设有间隙量A，提高了轨道车辆转臂定位装置轴向刚度，实现小于6:1的径轴刚度匹配特性；两个金属外套中间间隙处橡胶采用内凹圆弧型面设计，保证了轨道车辆转臂定位装置具有合适的径向刚度及较好的疲劳寿命。 

附图说明

附图1为本发明的结构示意图； 

附图2为本发明的侧视图；

附图3为附图1的Ⅰ处的放大示意图；

附图4为金属外套硫化前结构示意图。

图中：1.金属芯轴，2. 弹性橡胶体，3.金属外套，4.内凹圆弧面，5.环形凸台。 

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一下实施例，对于本技术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。 

如附图所示，一种轨道车辆转臂定位装置，为整体式轴向预压缩结构，包括金属芯轴1，两个金属外套2以及弹性橡胶体2；金属芯轴1的两端为上部半月弧形，底部平面的结构，便于安装定位；两个金属外套3中间设置有一定的间隙，间隙的大小为轨道车辆转臂定位装置的轴向预压缩量，此间隙能够大幅度提高橡胶装置的轴向刚度，实现小于6:1的径轴刚度匹配特性，也可以通过调整间隙的尺寸以获得不同的轴向刚度，实现不同的径轴刚度比特性；弹性橡胶体2在两个金属外套3间隙处设置有一个内凹圆弧面4，保证在轨道车辆转臂定位装置装入转臂两个金属外套3自动合拢后（完成轴向预压后），两个金属外套3内部中间仍保持有一定体积的空间，弹性橡胶体2不会相互挤压，保证轴向刚度不会太大及有利于提高轨道车辆转臂定位装置的疲劳寿命；轨道车辆转臂定位装置在承受径向工作载荷时，弹性橡胶体2自由膨胀扩展，内凹圆弧面4的尺寸Ｃ及尺寸Ｒ的设计保证了弹性橡胶体2在两个金属外套3中间处的膨胀体积小于完成轴向预压后的内凹圆弧面4的体积，使轨道车辆转臂定位装置不因轴向压缩而使两个金属外套3中间处弹性橡胶体2相互挤压干涉而导致径向刚度急剧增加，同时降低弹性橡胶体2的内部应力，保证轨道车辆转臂定位装置具有合适的径向刚度及较好的疲劳寿命，与直斜线型面设计作比较试验及FEA分析，试验及FEA分析结果见表1。 

金属芯轴1、弹性橡胶体2以及两个金属外套3通过硫化成为整体，为两个金属外套3同时硫化的整体式结构，较两个橡胶装置对装式结构而言，避免了轨道车辆转臂定位装置的轴向窜动风险，进一步保证使用的可靠性级安全性，且整体式结构较两个对装式结构在使用数量上减少了一倍，大大降低了成生产及使用成本。 

表1 

轴向预压缩结构的特点是轨道车辆转臂定位装置在使用前弹性橡胶体2在轴向压装载荷作用下压缩致密，常见的整体式轨道车辆转臂定位装置通常需经过径向预压缩工序消除硫化后弹性橡胶体2内部残余应力，而轴向预压缩结构式装置能够在轨道车辆转臂定位装置被压入转臂前，两个金属外套3在压入力作用下首先自动合拢，实现承载前的弹性橡胶体2轴向预压缩过程，两个金属外套3合拢后整个轨道车辆转臂定位装置逐渐被压入转臂孔内，且在弹性橡胶体2轴向压缩的同时因轨道车辆转臂定位装置的金属外套3的限制间接实现了弹性橡胶体2的径向预压，消除硫化后弹性橡胶体2内部残余应力，保证使用可靠性，节省生产工序。

本发明还提供一种上述轨道车辆转臂定位装置的加工方法，金属外套3端部预制有宽度为B，高度为H的环形凸台5，两个金属外套3之间夹有一外凸结构楔块，外凸结构楔块保证内凹圆弧面4的尺寸A、尺寸C和尺寸R，两个金属外套3及金属芯轴1与弹性橡胶体2在模具内硫化形成整体，硫化出模后，使用工装通过金属外套3的环形凸台5，将两个金属外套3向外拉伸一定位置后，取出外凸结构楔块，取出外凸结构楔块后，再通过机械加工的方式将两个金属外套3的环形凸台5去除，完成轨道车辆转臂定位装置的加工。 

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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。 

Claims (1)

1.一种轨道车辆转臂定位装置的加工方法，其中，轨道车辆转臂定位装置包括金属芯轴，金属外套以及弹性橡胶体；轨道车辆转臂定位装置为整体式轴向预压缩结构，所述金属外套由两个组成，所述金属芯轴，弹性橡胶体以及两个金属外套通过硫化的方式结合成一个整体，所述金属芯轴的两端为上部半月弧形，底部平面的结构；两个金属外套中间设置有一定的间隙，间隙的大小为轨道车辆转臂定位装置的轴向预压缩量；所述橡胶体在两个金属外套间隙处设置有内凹圆弧面；其特征在于：所述金属外套端部预制有宽度为B，高度为H的环形凸台，两个金属外套之间夹有一外凸结构楔块，外凸结构楔块保证内凹圆弧面的尺寸A、尺寸C和尺寸R ，两个金属外套及金属芯轴与弹性橡胶体在模具内硫化形成整体，硫化出模后，使用工装通过金属外套的环形凸台，将两个金属外套向外拉伸一定位置后，取出外凸结构楔块，取出外凸结构楔块后，再通过机械加工的方式将两个金属外套的环形凸台去除，完成轨道车辆转臂定位装置的加工。

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