CN107804336B - 提高轴箱定位节点疲劳可靠性的方法和轴箱定位节点 - Google Patents
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Abstract
一种提高轴箱定位节点疲劳可靠性的方法及轴箱定位节点，将轴箱定位节点设计成包括芯轴、橡胶层、分瓣外套和整体外套的结构，通过采用橡胶层与芯轴之间硫化粘接、橡胶层与分瓣外套之间部分硫化粘接、部分组装后压入整体外套的方式在保证橡胶层与芯轴以及分瓣外套之间的粘接力的基础上增大橡胶层的自由面，以便及时大幅释放轴箱定位节点受载时橡胶层的内应力，避免橡胶应力集中而出现裂纹，延长产品的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高轴箱定位节点疲劳可靠性的方法及轴箱定位节点，属于轨道车辆部件制造技术领域。
背景技术
轴箱结构是轨道车辆上连接构架和轮对的活动关节，其除了传递各个方向的力和震动外，轴箱结构还须保证轮对能够适应线路状况而相对于构架上下跳动和左右横动。轴箱定位也就是轮对定位，即约束轮对轴箱与构架之间的相互位置，通过轴箱定位，使轴箱在转向架上的位置及活动余地限定在一定范围内，从而正确地把载荷传递并分布到轮对；使轮对转动灵活，转向架顺利通过曲线；利用车体的稳定惯性来牵制、减少轴箱的横向摆动。因此，轴箱定位对转向架的横向动力性能、曲线通过性能和抑制蛇行运动具有决定性的作用，轴箱定位装置的纵向和横向定位刚度选择合适，可以避免车辆在运行速度范围内蛇行运动失稳，保证曲线通过时具有良好的导向性能，减轻轮缘与钢轨间的磨耗和噪声，确保运行安全和平稳。
目前的轴向定位节点的安装采用预压缩方式，在使用中橡胶层受预压缩力、扭转剪切应力和垂直载荷剪切力产生变形而造成的应力集中现象，在集中受力部位经常出现裂纹，不利于机车车辆的安全，减少了定位节点的使用寿命。因此，需要改进。
如申请号CN201420171755.3，名称为“一种动车组和地铁车辆用橡胶弹性定位节点”的实用新型专利公开了一种动车组和地铁车辆用橡胶弹性定位节点，包括在金属定位轴上设置有橡胶层，橡胶层外围设置有金属外筒，金属外筒为两头带向外倾斜的倾斜边的圆弧形形状，橡胶层的橡胶分别将金属定位轴与金属外筒硫化固接成一体，所述橡胶层采用圆周式一体化设计包覆于金属定位轴上，所述橡胶层与金属外筒的边缘和橡胶层形变交叉线处设有凹槽。本实用新型提供一种结构简单，橡胶层采用圆周式一体化设计，提高了安全和舒适度，并且对易出现裂纹的部位进行了优化设计，消除橡胶在使用中因受预压缩力、扭转剪切应力和垂直载荷剪切力产生变形而造成的应力集中现象，提高节点的使用寿命，延长检修周期的动车组和地铁车辆用橡胶弹性定位节点。
上述专利通过在橡胶层与金属外筒的边缘和橡胶层形变交叉线处设有凹槽来释放橡胶应力，但是由于橡胶层与金属定位轴和金属外筒之间均采用硫化的方式，使橡胶层的自由面非常小，能够释放应力的面积小，不利于轴箱定位节点的疲劳可靠性。因此需要改进的方法和结构来增大橡胶层的自由面以释放橡胶受载时的内应力，提高产品的疲劳可靠性。
发明内容
本发明针对当前的轴箱定位节点的橡胶层自由面非常小，不能及时释放橡胶的内应力，不利于轴箱定位节点的疲劳可靠性的问题，提出了一种提高轴箱定位节点疲劳可靠性的方法及轴箱定位节点，在保证轴箱定位节点性能的同时加大橡胶层的自由面，大幅释放橡胶受载时的内应力，从而提高轴箱定位节点的疲劳可靠性。
本发明为解决上述问题所采用的技术手段为：一种提高轴箱定位节点疲劳可靠性的方法，将轴箱定位节点设计成包括芯轴、橡胶层、分瓣外套和整体外套的结构，通过采用橡胶层与芯轴之间硫化粘接、橡胶层与分瓣外套之间部分硫化粘接、部分组装后压入整体外套的方式在保证橡胶层与芯轴以及分瓣外套之间的粘接力的基础上增大橡胶层的自由面，以便及时大幅释放轴箱定位节点受载时橡胶层的内应力，避免橡胶应力集中而出现裂纹，延长产品的使用寿命。
进一步地，橡胶层与分瓣外套之间部分硫化粘接、部分组装即将分瓣外套包括硫化组件和组装组件，硫化组件硫化粘接在橡胶层外侧，与硫化组件接触的橡胶面为固定面以保证轴箱定位节点的整体性能，组装组件组装在橡胶层外侧，与组装组件匹配的橡胶面为自由面以释放受载时橡胶的内应力。
进一步地，通过在橡胶层与组装组件的配合面的内凹两端处设有凹槽一以增加橡胶面自由度、释放橡胶承载时的应力。
进一步地，通过在位于硫化组件和组装组件接触面处的橡胶层设有凹槽二以增加橡胶面自由度、释放橡胶承载时的应力。
进一步地，橡胶层与芯轴、分瓣外套硫化组装后装入整体外套时采用过盈压入的方式，使分瓣外套与整体外套之间的过盈力大于轴箱定位节点承受的轴向载荷，以避免分瓣外套从整体外套中窜出。
一种轴箱定位节点，包括芯轴、橡胶层、分瓣外套、整体外套，橡胶层硫化粘接在芯轴的外侧，分瓣外套一部分硫化粘接在橡胶层的外侧、另一部分组装在橡胶层的外侧，橡胶层与芯轴、分瓣外套硫化的部分之间为固定面，橡胶层与分瓣外套组装的部分之间有自由面；芯轴、橡胶层和分瓣外套形成的整体压入在整体外套内。
进一步地，分瓣外套包括硫化组件和组装组件，硫化组件和组装组件各有多个，多个硫化组件分别硫化粘接在橡胶层外侧，多个组装组件分别组装在橡胶层外侧，且每个组装组件两侧均与硫化组件相邻，每个硫化组件两侧均与组装组件相邻。
进一步地，组装组件组装到橡胶层外侧后组装组件与橡胶层之间有空隙。
进一步地，橡胶层与组装组件的配合面的内凹两端处设有凹槽一。
进一步地，位于硫化组件和组装组件接触面处的橡胶层设有凹槽二。
进一步地，分瓣外套与整体外套之间过盈配合，分瓣外套与整体外套之间的过盈力大于轴箱定位节点承受的轴向载荷。
本发明的有益效果是：
1. 本发明将分瓣外套一部分硫化粘接在橡胶层外侧以保证轴箱定位节点的整体性能，另一部分组装在橡胶层外侧以加大橡胶层的自由面，使轴箱定位节点在受载时能大幅释放橡胶的内应力，避免橡胶应力集中而出现裂纹，延长了产品的使用寿命。
2. 本发明橡胶层与组装组件的配合面的内凹两端处设有凹槽一，位于硫化组件和组装组件接触面处的橡胶层设有凹槽二，进一步增加橡胶层的自由面以释放橡胶层承载时的内应力，同时避免在橡胶与金属的结合处应力集中而出现裂纹。
3. 本发明组装组件组装到橡胶层外侧后分瓣外套与整体外套之间过盈配合，且过盈力大于轴箱定位节点所承受的轴向载荷，避免分瓣外套窜出，以保证轴箱定位节点的整体性能。
附图说明
图1为本发明沿径向示意图；
图2为本发明沿图1A-A剖视示意图；
图3为实施例2沿径向剖视示意图；
图中：1.芯轴，2.橡胶层，21.凹槽一，22.凹槽二，3.分瓣外套，31.硫化组件，32.组装组件，4.整体外套，5.间隙。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
实施例一
一种轴箱定位节点，包括芯轴1、橡胶层2、分瓣外套3、整体外套4，橡胶层2硫化粘接在芯轴1的外侧，分瓣外套3一部分硫化粘接在橡胶层2的外侧、另一部分组装在橡胶层2的外侧，橡胶层2与芯轴1、分瓣外套3硫化的部分之间为固定面，橡胶层2与分瓣外套3组装的部分之间有自由面；芯轴1、橡胶层2和分瓣外套3形成的整体压入在整体外套4内。橡胶层2与芯轴1、分瓣外套3硫化的部分之间的固定面保证轴箱定位节点的整体性能，橡胶层2与分瓣外套3组装的部分之间的自由面使轴箱定位节点在承载时，橡胶层2能及时大幅释放橡胶的内应力，避免橡胶层2开裂或挤压扭曲，延长橡胶层2的使用寿命，提高轴箱定位节点的疲劳可靠性。
分瓣外套3包括硫化组件31和组装组件32，硫化组件31和组装组件32各有多个，多个硫化组件31分别硫化粘接在橡胶层2外侧，多个组装组件32分别组装在橡胶层2外侧，且每个组装组件32两侧均与硫化组件31相邻，每个硫化组件31两侧均与组装组件32相邻。组装组件32和硫化组件31交替设置在橡胶层2外侧，使橡胶层2在承载时能够均匀地释放应力，避免橡胶层2局部位置应力集中而挤压扭曲甚至开裂。
组装组件32组装到橡胶层2外侧后组装组件32与橡胶层2之间有空隙5。空隙5能够保证橡胶层2在受载时能够朝空隙5变形，大幅度地释放应力，且在长时间使用后橡胶层2可能与组装组件32之间接触，空隙5为橡胶层2预留变形的空间。
橡胶层2与组装组件32的配合面的内凹两端处设有凹槽一21，位于硫化组件31和组装组件32接触面处的橡胶层2设有凹槽二22。在橡胶层2的弯曲部位设置凹槽一21和在橡胶层2与金属的接触面边缘设置凹槽二22能够进一步加大橡胶层2的自由面，而且能够避免在橡胶与橡胶的结合处或者橡胶与金属的结合处应力集中而出现裂纹。
分瓣外套3与整体外套4之间过盈配合，分瓣外套3与整体外套4之间的过盈力大于轴箱定位节点承受的轴向载荷。当轴箱定位节点受到来自轴向的载荷时，分瓣外套3和整体外套4之间的过盈力能够保证分瓣外套3不会从整体外套4中窜出，保证轴箱定位节点的整体性能。
实施例二
本实施例基本同实施例一，区别在于：本实施例的分瓣外套3外表面整体为圆柱形，沿径向分割成四块S1-S4，S1与S3规格相同、为硫化组件31，S2与S4规格相同、为组装组件32，且S1和S3对称硫化在橡胶层2外侧，S2和S4对称组装在橡胶层2外侧，即S1-S4对称设置在橡胶层2外侧，保证轴箱定位节点的稳定性和整体性能。
整体外套4为中空的圆柱体，先在S1、S3和芯轴1之间硫化橡胶层2，然后将S2和S4组装到橡胶层2外侧，最后将组装好的整体压入整体外套4，形成一个完整的轴箱定位节点。
上述实施例还涉及一种提高轴箱定位节点疲劳可靠性的方法，将轴箱定位节点设计成包括芯轴1、橡胶层2、分瓣外套3和整体外套4的结构，通过采用橡胶层2与芯轴1之间硫化粘接、橡胶层2与分瓣外套3之间部分硫化粘接、部分组装后压入整体外套4的方式在保证橡胶层2与芯轴1以及分瓣外套3之间的粘接力的基础上增大橡胶层2的自由面，以便及时大幅释放轴箱定位节点受载时橡胶层2的内应力，避免橡胶应力集中而出现裂纹，延长产品的使用寿命。
橡胶层2与分瓣外套3之间部分硫化粘接、部分组装即将分瓣外套3包括硫化组件31和组装组件32，硫化组件31硫化粘接在橡胶层2外侧，与硫化组件31接触的橡胶面为固定面以保证轴箱定位节点的整体性能，组装组件32组装在橡胶层2外侧，与组装组件32匹配的橡胶面为自由面以释放受载时橡胶的内应力。
通过在橡胶层2与组装组件32的配合面的内凹两端处设有凹槽一21以增加橡胶面自由度、释放橡胶承载时的应力。
通过在位于硫化组件31和组装组件32接触面处的橡胶层2设有凹槽二22以增加橡胶面自由度、释放橡胶承载时的应力。
橡胶层2与芯轴1、分瓣外套2硫化组装后装入整体外套4时采用过盈压入的方式，使分瓣外套3与整体外套4之间的过盈力大于轴箱定位节点承受的轴向载荷，以避免分瓣外套3从整体外套4中窜出。
通过上述实施例可以看出，本发明具有以下有益效果：
1. 本发明将分瓣外套一部分硫化粘接在橡胶层外侧以保证轴箱定位节点的整体性能，另一部分组装在橡胶层外侧以加大橡胶层的自由面，使轴箱定位节点在受载时能大幅释放橡胶的内应力，避免橡胶应力集中而出现裂纹，延长了产品的使用寿命。
2. 本发明橡胶层与组装组件的配合面的内凹两端处设有凹槽一，位于硫化组件和组装组件接触面处的橡胶层设有凹槽二，进一步增加橡胶层的自由面以释放橡胶层承载时的内应力，同时避免在橡胶与金属的结合处应力集中而出现裂纹。
3. 本发明组装组件组装到橡胶层外侧后分瓣外套与整体外套之间过盈配合，且过盈力大于轴箱定位节点所承受的轴向载荷，避免分瓣外套窜出，以保证轴箱定位节点的整体性能。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化或变换，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的保护范围，本发明的保护范围应该由各权利要求限定。
Claims (2)
1.一种轴箱定位节点，其特征在于：包括芯轴（1）、橡胶层（2）、分瓣外套（3）、整体外套（4），橡胶层（2）硫化粘接在芯轴（1）的外侧，分瓣外套（3）一部分硫化粘接在橡胶层（2）的外侧、另一部分组装在橡胶层（2）的外侧，橡胶层（2）与芯轴（1）之间、橡胶层（2）与分瓣外套（3）硫化的部分之间均为固定面，橡胶层（2）与分瓣外套（3）组装的部分之间有自由面；芯轴（1）、橡胶层（2）和分瓣外套（3）形成的整体压入在整体外套（4）内；
所述分瓣外套（3）包括硫化组件（31）和组装组件（32），硫化组件（31）和组装组件（32）各有多个，多个硫化组件（31）分别硫化粘接在橡胶层（2）外侧，多个组装组件（32）分别组装在橡胶层（2）外侧，且每个组装组件（32）两侧均与硫化组件（31）相邻，每个硫化组件（31）两侧均与组装组件（32）相邻；
所述组装组件（32）组装到橡胶层（2）外侧后组装组件（32）与橡胶层（2）之间有空隙（5）；
所述橡胶层（2）与组装组件（32）的配合面的内凹两端处设有凹槽一（21），位于硫化组件（31）和组装组件（32）接触面处的橡胶层（2）设有凹槽二（22）；
所述分瓣外套（3）与整体外套（4）之间过盈配合，分瓣外套（3）与整体外套（4）之间的过盈力大于轴箱定位节点承受的轴向载荷。
2.一种提高权利要求1所述的轴箱定位节点疲劳可靠性的方法，其特征在于：将轴箱定位节点设计成包括芯轴（1）、橡胶层（2）、分瓣外套（3）和整体外套（4）的结构，通过采用橡胶层（2）与芯轴（1）之间硫化粘接、橡胶层（2）与分瓣外套（3）之间部分硫化粘接、部分组装后压入整体外套（4）的方式在保证橡胶层（2）与芯轴（1）之间以及与分瓣外套（3）之间的粘接力的基础上增大橡胶层（2）的自由面，以便及时大幅释放轴箱定位节点受载时橡胶层（2）的内应力，避免橡胶层（2）应力集中而出现裂纹，延长产品的使用寿命；
所述橡胶层（2）与分瓣外套（3）之间部分硫化粘接、部分组装即分瓣外套（3）包括硫化组件（31）和组装组件（32），硫化组件（31）硫化粘接在橡胶层（2）外侧，与硫化组件（31）接触的橡胶面为固定面以保证轴箱定位节点的整体性能，组装组件（32）组装在橡胶层（2）外侧，与组装组件（32）匹配的橡胶面为自由面以释放受载时橡胶层（2）的内应力；
在橡胶层（2）与组装组件（32）的配合面的内凹两端处设有凹槽一（21）以增加橡胶面自由度、释放橡胶层（2）承载时的应力；
在位于硫化组件（31）和组装组件（32）接触面处的橡胶层（2）设有凹槽二（22）以增加橡胶面自由度、释放橡胶层（2）承载时的应力；
所述橡胶层（2）与芯轴（1）、分瓣外套（3）硫化组装后装入整体外套（4）时采用过盈压入的方式，使分瓣外套（3）与整体外套（4）之间的过盈力大于轴箱定位节点承受的轴向载荷，以避免分瓣外套（3）从整体外套（4）中窜出。
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Effective date of registration: 20200603 Address after: 412007 No.301, physical and chemical building, Liyu Industrial Park, no.639, Heilongjiang Road, Tianyuan District, Zhuzhou City, Hunan Province Applicant after: Zhuzhou Times Ruiwei damping equipment Co.,Ltd. Address before: 412007 No. 18 Haitian Road, Tianyuan District, Hunan, Zhuzhou Applicant before: Zhuzhou Times New Material Technology Co.,Ltd. |
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