CN108253057B - 一种橡胶金属复合类球铰非线性变刚度调整方法 - Google Patents
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Abstract
一种橡胶金属复合类球铰非线性变刚度方法，通过调整橡胶金属复合类球铰的金属件与橡胶件的位置关系调整橡胶金属复合类球铰的非线性变刚度，调整橡胶金属复合类球铰的金属件与橡胶件的位置关系调整橡胶金属复合类球铰的非线性变刚度，是通过调整橡胶金属复合类球铰的轴向变刚度，使得整个橡胶金属复合类球铰的轴向刚度非线性变化，通过橡胶金属复合类球铰的轴向刚度非线性变化调整橡胶金属复合类球铰的非线性变刚度。本发明利用对球铰的轴向变刚度调整，完全改变了传统的球铰产品都是由径向提供非线性刚度的思路，给转向架的设计思路带来了新的设计思路，大大拓宽了转向架的设计理念，开拓了新的转向架装配结构可能。
Description
技术领域
本发明涉及到一种轨道车辆部件的变刚度方法，尤其是涉及一种橡胶金属复合球铰类非线性变刚度调整方法，该种橡胶金属复合类球铰非线性变刚度调整方法可以实现球铰的轴向刚度高度非线性调整，或轴向与径向同时进行非线性变刚度调整，从而给转向架设计提供了新的一种球铰承载安装方式，由轴向非线性变刚度调整来实现球铰承载的变刚度调整，属于轨道车辆制造技术领域。
背景技术
橡胶金属牵引球铰是属于橡胶金属复合类球铰的一种，也是机车车体和转向架之间传递牵引及制动力的关键部件之一，目前机车所用的橡胶金属牵引球铰为了保证变刚度调整大都采用橡胶与金属复合件，这种橡胶金属牵引球铰质量较轻, 并能实现柔性牵引以达到减振降噪的目的。但也正因为橡胶金属牵引球铰是橡胶与金属的复合件制作成的，所以在实际运行中，由于两种材料的不同特性，容易导致某一种材料的损坏，而影响整个球铰的性能。一般来讲, 橡胶金属复合弹性元件的破坏形式大都为橡胶本体破坏或者橡胶与金属骨架间的粘接破坏, 这种破坏主要是因为橡胶本体或橡胶与金属骨架间粘合处应力应变水平过高而导致的, 金属本体因材料强度相对较高而很难最先破坏。因此, 在设计橡胶金属牵引球铰时, 在考虑产品刚度性能的同时, 尽量降低橡胶的应力应变水平 , 提高疲劳可靠性的有效方法，这就需要有很好的变刚度性能，尤其是需要较好的非线性变刚度调整。可是现有的牵引球铰都只能通过结构设计实现径向刚度非线性调整，也就是说主要只是考虑径向非线性变刚度的调整，这就促使主机厂在设计转向架时需将牵引球铰的安装方式设计为球铰的径向来实现纵向承载，这样就使得整个转向架的结构设计受到很大限制，很有必要对此加以改进。
通过专利检索没发现有与本发明相同技术的专利文献报道，与本发明有一定关系的专利主要有以下几个：
1、专利号为CN200810143027.0，名称为“球铰类橡胶弹性元件变刚度方法及球铰类橡胶弹性元件” 的发明专利，该专利公开了一种球铰类橡胶弹性元件变刚度方法及球铰类橡胶弹性元件，采取多段式球铰类橡胶弹性体组合的方式，并使得每一段的球铰类橡胶弹性体的非线性特性不一样，通过将不同非线性特性球铰类橡胶弹性体组合在一个芯轴上，实现整个球铰类橡胶弹性元件不同情况不同径向刚度的变化，从而达到变刚度的目的。球铰类橡胶弹性元件，包括一个金属芯轴、金属外套、弹性橡胶体和金属内套；弹性橡胶体与金属外套和金属内套通过硫化成为一体，且金属内套套在金属芯轴上。本发明的特点在于球铰类橡胶弹性元件为相互独立的三段式弹性体组合结构，整个球铰类橡胶弹性元件是由三个独立的金属外套、弹性橡胶体、金属内套组合构成，弹性体在芯轴上轴向组合起来连接成一个整体。
2、专利号为CN201620192297.0，名称为“金属橡胶球铰”的实用新型专利，该专利公开了一种金属橡胶球铰，从内到外包括芯轴、弹性橡胶层和外套，芯轴上至少具有两个轴向设置的止挡，止挡沿芯轴圆周方向均匀间隔分布，止挡和外套之间开有沿轴向的通孔，其特征在于所述的通孔由靠近外套侧的外型面、靠近止挡侧的内型面和两个侧面合围组成，外型面与外套内壁间具有间隙，内型面与止挡间具有间隙，两个所述的侧面对称分布，所述的外型面为与外套同轴的圆弧面，外型面的边缘设置在内型面边缘的外侧，所述的侧面为从内型面边缘向外型面边缘逐渐靠近的圆弧面，并且侧面为向外型面凸进的凸弧面。本实用新型的金属橡胶球铰在径向变形条件下，刚度变化平缓并且橡胶型面不打折。
3、专利号为CN201520134990.8，名称为“一种开孔式球铰类橡胶弹性元件” 的实用新型专利，该专利公开了一种开孔式球铰类橡胶弹性元件，包括芯轴，套设于所述芯轴外的橡胶，套设于所述橡胶外的外套，以圆心为轴所述橡胶上对称设置有两个孔结构，所述孔结构贯穿于所述橡胶的轴向，所述孔结构包括：靠近于外套侧的外弧面、靠近于芯轴侧的内弧面与连接外弧面与内弧面的两个侧面，所述内弧面具有与所述外套同方向的弧度，且所述内弧面的法线与所述侧面的夹角为钝角。本实用新型的新型橡胶开孔结构能够平缓增加变刚度，同时还可以有效避免开孔处橡胶产生弯折变形，防止橡胶裂纹的产生。
4、专利号为CN200510031727.7，名称为“一种组合式球铰类橡胶弹性元件轴向预压缩方法及产品” 的发明专利，该专利公开了一种组合式球铰类橡胶弹性元件轴向预压缩方法及产品，属于一种球铰类橡胶弹性元件，包括金属外套、弹性橡胶体、金属内套和芯轴，其特点在于球铰类橡胶弹性元件的金属外套、弹性橡胶体和金属内套为相互独立的二段式组合结构，整个球铰类橡胶弹性元件是由两个独立的金属外套、弹性橡胶体、金属内套组合构成的弹性体在芯轴上轴向组合起来的，球铰类橡胶弹性元件的弹性橡胶体预压缩应力是通过调整金属外套与金属内套相互间轴向位置实现的。弹性橡胶体预压缩应力可以是金属内套为轴向分离的二段，通过轴向压缩金属内套，调整金属内套在芯轴上的轴向位置产生弹性橡胶体预压缩应力。
上述这些专利虽然有的涉及到了橡胶金属复合类球铰非线性变刚度调整，但从这些专利的描述可以看出，现有的橡胶金属球铰的变刚度仍都是考虑的径向变刚度，专利号为CN200510031727.7，名称为“一种组合式球铰类橡胶弹性元件轴向预压缩方法及产品”的发明专利虽提出了轴向预压缩，但实际上所考虑和关注的却仍然是径向刚度的调整，所以前面所说的单纯考虑径向变刚度非线性调整所存在的弊端仍然存在，因此仍有待进一步加以改进。
发明内容
本发明的目的在于针对现有橡胶金属复合类球铰非线性变刚度调整所存在的不足，提出一种新的橡胶金属复合类球铰非线性变刚度调整方法，该种橡胶金属复合类球铰非线性变刚度调整方法改变了以往球铰单纯的径向非线性变刚度调整方式，提出可以实现球铰的其它方向非线性变刚度调整的方式。
为了达到这一目的，本发明所提出的技术方案是：一种橡胶金属复合类球铰非线性变刚度方法，通过调整橡胶金属复合类球铰的金属件与橡胶件的位置关系调整橡胶金属复合类球铰的非线性变刚度，其特点在于，调整橡胶金属复合类球铰的金属件与橡胶件的位置关系调整橡胶金属复合类球铰的非线性变刚度，是通过调整橡胶金属复合类球铰的轴向变刚度，使得整个橡胶金属复合类球铰的轴向刚度非线性变化，通过橡胶金属复合类球铰的轴向刚度非线性变化调整橡胶金属复合类球铰的非线性变刚度。
进一步地，所述的通过调整橡胶金属复合类球铰的轴向变刚度是在球铰内部设置橡胶金属复合构成的轴向变刚度调整装置，通过橡胶金属复合构成的轴向变刚度调整装置对球铰轴向非线性变刚度进行调整。
进一步地，所述的对球铰轴向非线性变刚度进行调整是将橡胶与金属在球铰的轴向方向上，按照一层金属一层橡胶叠层方式复合在一起，形成轴向布置的轴向橡胶金属叠层弹性复合件，通过对轴向布置的轴向橡胶金属叠层弹性复合件轴向压缩形变实现轴向方向非线性变刚度的调整。
进一步地，所述的轴向压缩是通过球铰外套或球铰内套轴向压缩轴向橡胶金属叠层弹性复合件，是轴向橡胶金属叠层弹性复合件轴向产生形变，通过调整轴向形变的量来实现轴向方向非线性变刚度的调整。
进一步地，所述的轴向橡胶金属叠层弹性复合件是由橡胶与金属在球饺内沿着球饺芯轴轴向方向，按照一层金属一层橡胶叠合起来轴向布置，形成轴向压缩橡胶金属复合件，通过轴向压缩橡胶金属复合件实现球饺的轴向方向非线性变刚度的调整。
进一步地，所述的轴向压缩橡胶金属复合件是在球铰安装的套筒内安装球铰外套，并在球铰外套上设有外套金属挡板；同时在球铰安装的芯轴上安装球铰内套，并在球铰内套上设有内套金属挡板；在外套金属挡板与内套金属挡板之间设有橡胶与金属叠合形成的轴向变刚度压缩复合件，通过外套金属挡板与内套金属挡板压缩轴向变刚度压缩复合件，实现轴向方向非线性变刚度的调整。
进一步地，所述的外套金属挡板位于球铰外套一端头，使得整个球铰外套形成“7”字形，在外套金属挡板往球铰内的一侧复合有一层橡胶层，在橡胶层外又通过硫化粘接有一层金属隔层，隔层外又硫化有第二层橡胶层，如此可以形成多层金属与橡胶复合层，且金属隔层与橡胶层为轴向悬空布置在球铰内；内套金属挡板也是位于金属内套的一端，且形成与球铰外套相配的“L”形内套，在最外层的橡胶层与内套金属挡板的内侧接触，通过外套金属挡板和内套金属挡板压缩多层金属与橡胶复合层，实现轴向方向非线性变刚度的调整。
进一步地，所述的外套金属挡板位于球铰外套中间，形成“T”字形的金属骨架，在“T”字形的金属骨架的两边分别沿着球饺芯轴轴向连接有金属与橡胶轴向复合件；内套金属挡板为两个，分别设置在内套的两外端，使得整个内套形成一个“Π”字形，连接在球铰外套上的金属与橡胶轴向复合件位于两个内套金属挡板之间，两端的内套金属挡板分别从两个方向对金属与橡胶轴向复合件进行压缩，实现球铰的双向轴向方向非线性变刚度的调整。
进一步地，所述的外套金属挡板位于球铰外套一端头，使得整个球铰外套形成“7”字形；内套金属挡板也是位于金属内套的一端，且形成与球铰外套相配的“L”形内套，在内套金属挡板往球铰内的一侧复合有一层橡胶层，在橡胶层外又通过硫化粘接有一层金属隔层，隔层外又硫化有第二层橡胶层，如此可以形成多层金属与橡胶复合层，且金属隔层与橡胶层为轴向悬空布置在球铰内，在最外层的橡胶层与外套金属挡板的内侧接触，通过外套金属挡板和内套金属挡板压缩多层金属与橡胶复合层，实现轴向方向非线性变刚度的调整。
进一步地，所述的内套金属挡板位于球铰外套中间，形成“T”字形的金属骨架，在“T”字形的金属骨架的两边分别沿着球饺芯轴轴向连接有金属与橡胶轴向复合件；外套金属挡板为两个，分别设置在外套的两外端，使得整个外套形成一个“Π”字形，连接在球铰外套上的金属与橡胶轴向复合件位于两个外套金属挡板之间，两端的外套金属挡板分别从两个方向对金属与橡胶轴向复合件进行压缩，实现球铰的双向轴向方向非线性变刚度的调整。
本发明的优点在于：
本发明利用对球铰的轴向变刚度调整，完全改变了传统的球铰产品都是由径向提供非线性刚度的思路，这样主要有以下特点：
1、给转向架的设计思路带来了新的设计思路，大大拓宽了转向架的设计理念，开拓了新的转向架装配结构可能。
2、通过二段式结构的轴向非线性变刚度可以有满足分小变刚度与大变刚度的需求，尤其对于牵引球铰，当牵引拉杆起大功率牵引和制动功能时, 由于牵引和制动力频率很低, 相当于静态力作用到牵引拉杆上, 需依靠橡胶节点起牵引和制动作用, 因而具有大的刚度; 而当牵引拉杆起小功率牵引或不起牵引和制动功能时, 则需牵引球铰提供小刚度隔离频率较高的转向架构架纵向振动对车体的激扰, 从而减小车体的弹性振动，采取轴向非线性变刚度处理可以有效解决此问题。
3、通过径向与轴向组合的变刚度可以实现刚度的高度非线性，并灵活实现后期刚度要求。
附图说明
图1是本发明一个实施例的结构示意图；
图2是本发明另一个实施例的结构示意图；
图3是本发明另一个实施例的结构示意图；
图4是本发明另一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来进一步阐述本发明。
实施例一
通过附图可以看出，本发明涉及一种橡胶金属复合类球铰非线性变刚度方法，通过调整橡胶金属复合类球铰的金属件与橡胶件的位置关系调整橡胶金属复合类球铰的非线性变刚度，其特点在于，调整橡胶金属复合类球铰的金属件与橡胶件的位置关系调整橡胶金属复合类球铰的非线性变刚度，是通过调整橡胶金属复合类球铰的轴向变刚度，使得整个橡胶金属复合类球铰的轴向刚度非线性变化，通过橡胶金属复合类球铰的轴向刚度非线性变化调整橡胶金属复合类球铰的非线性变刚度。
所述的通过调整橡胶金属复合类球铰的轴向变刚度是在球铰内部设置橡胶金属复合构成的轴向变刚度调整装置，通过橡胶金属复合构成的轴向变刚度调整装置对球铰轴向非线性变刚度进行调整。
所述的对球铰轴向非线性变刚度进行调整是将橡胶与金属在球铰的轴向方向上，按照一层金属一层橡胶叠层方式复合在一起，形成轴向布置的轴向橡胶金属叠层弹性复合件，通过对轴向布置的轴向橡胶金属叠层弹性复合件轴向压缩形变实现轴向方向非线性变刚度的调整。
所述的轴向压缩是通过球铰外套或球铰内套轴向压缩轴向橡胶金属叠层弹性复合件，是轴向橡胶金属叠层弹性复合件轴向产生形变，通过调整轴向形变的量来实现轴向方向非线性变刚度的调整。
所述的轴向橡胶金属叠层弹性复合件是由橡胶与金属在球饺内沿着球饺芯轴轴向方向，按照一层金属一层橡胶叠合起来轴向布置，形成轴向压缩橡胶金属复合件，通过轴向压缩橡胶金属复合件实现球饺的轴向方向非线性变刚度的调整。
所述的轴向压缩橡胶金属复合件如附图1所示，包括在球铰安装的套筒1内安装球铰外套3，并在球铰外套3上设有外套金属挡板4；同时在球铰安装的芯轴2上安装球铰内套7，并在球铰内套7上设有内套金属挡板8；在外套金属挡板4与内套金属挡板8之间设有橡胶5与金属6叠合形成的轴向变刚度压缩复合件9，通过外套金属挡板4与内套金属挡板7压缩轴向变刚度压缩复合件9，实现轴向方向非线性变刚度的调整。
所述的外套金属挡板4位于球铰外套3一端头，使得整个球铰外套形成“7”字形，在外套金属挡板4往球铰内的一侧连接有轴向橡胶金属复合的轴向变刚度压缩复合件9，且轴向变刚度压缩复合件9为轴向悬空布置在球铰内；内套金属挡板8也是位于金属内套7的一端，且形成与球铰外套相配的“L”形内套，在最外层的橡胶层与内套金属挡板8的内侧接触，通过外套金属挡板4和内套金属挡板8压缩多层金属与橡胶复合层的轴向变刚度压缩复合件，实现轴向方向非线性变刚度的调整。
所述的轴向刚度调整弹性元件为双层橡胶金属复合件，按照轴向方向两层橡胶层，两层橡胶层之间设置有金属隔层，并通过与外套金属挡板4和金属内套7一起形成双层金属与橡胶复合层的轴向变刚度压缩复合件，且轴向变刚度压缩复合件为轴向悬空布置在球铰内
实施例二
实施例二的实施原理与实施例一是一样的，只是调整方式有所不同。为一种橡胶金属复合类球铰非线性变刚度方法，通过调整橡胶金属复合类球铰的金属件与橡胶件的位置关系调整橡胶金属复合类球铰的非线性变刚度，其特点在于，调整橡胶金属复合类球铰的金属件与橡胶件的位置关系调整橡胶金属复合类球铰的非线性变刚度，是通过调整橡胶金属复合类球铰的轴向变刚度，使得整个橡胶金属复合类球铰的轴向刚度非线性变化，通过橡胶金属复合类球铰的轴向刚度非线性变化调整橡胶金属复合类球铰的非线性变刚度。
所述的通过调整橡胶金属复合类球铰的轴向变刚度是在球铰内部设置橡胶金属复合构成的轴向变刚度调整装置，通过橡胶金属复合构成的轴向变刚度调整装置对球铰轴向非线性变刚度进行调整。
所述的对球铰轴向非线性变刚度进行调整是将橡胶与金属在球铰的轴向方向上，按照一层金属一层橡胶叠层方式复合在一起，形成轴向布置的轴向橡胶金属叠层弹性复合件，通过对轴向布置的轴向橡胶金属叠层弹性复合件轴向压缩形变实现轴向方向非线性变刚度的调整。
所述的轴向压缩是通过球铰外套或球铰内套轴向压缩轴向橡胶金属叠层弹性复合件，是轴向橡胶金属叠层弹性复合件轴向产生形变，通过调整轴向形变的量来实现轴向方向非线性变刚度的调整。
所述的轴向橡胶金属叠层弹性复合件是由橡胶与金属在球饺内沿着球饺芯轴轴向方向，按照一层金属一层橡胶叠合起来轴向布置，形成轴向压缩橡胶金属复合件，通过轴向压缩橡胶金属复合件实现球饺的轴向方向非线性变刚度的调整。
所述的轴向压缩橡胶金属复合件如附图2所示，在球铰安装的套筒201内安装球铰外套203，并在球铰外套203上设有外套金属挡板204；同时在球铰安装的芯轴202上安装球铰内套207，并在球铰内套207上设有内套金属挡板208；在外套金属挡板204与内套金属挡板208之间设有橡胶205与金属206叠合形成的轴向变刚度压缩复合件，通过外套金属挡板204与内套金属挡板208压缩轴向变刚度压缩复合件，实现轴向方向非线性变刚度的调整。
所述的外套金属挡板204位于球铰外套203一端头，使得整个球铰外套形成“7”字形；内套金属挡板208也是位于金属内套207的一端，且形成与球铰外套相配的“L”形内套，在内套金属挡板208往球铰内的一侧复合有一层橡胶层，在橡胶层外又通过硫化粘接有一层金属隔层，金属隔层外又硫化有第二层橡胶层，第二层橡胶层外又硫化粘接有第二层金属隔层，第二层金属隔层外又硫化有第三层橡胶层，如此可以形成多层金属与橡胶复合层，且金属隔层与橡胶层为轴向悬空布置在球铰内，在最外层的橡胶层与外套金属挡板的内侧接触，通过外套金属挡板和内套金属挡板压缩多层金属与橡胶复合层，实现轴向方向非线性变刚度的调整。
所述的轴向刚度调整弹性元件为多层橡胶金属复合件，按照轴向方向一层橡胶层，一层金属隔层布置，形成多层金属与橡胶复合层，且金属隔层与橡胶层为轴向悬空布置在球铰内。
其它部分与实施例一是一样的。
实施例三
实施例三的实施原理与实施例一是一样的，只是调整方式稍微有所不同，为一种橡胶金属复合类球铰非线性变刚度方法，通过调整橡胶金属复合类球铰的金属件与橡胶件的位置关系调整橡胶金属复合类球铰的非线性变刚度，其特点在于，调整橡胶金属复合类球铰的金属件与橡胶件的位置关系调整橡胶金属复合类球铰的非线性变刚度，是通过调整橡胶金属复合类球铰的轴向变刚度，使得整个橡胶金属复合类球铰的轴向刚度非线性变化，通过橡胶金属复合类球铰的轴向刚度非线性变化调整橡胶金属复合类球铰的非线性变刚度。
所述的通过调整橡胶金属复合类球铰的轴向变刚度是在球铰内部设置橡胶金属复合构成的轴向变刚度调整装置，通过橡胶金属复合构成的轴向变刚度调整装置对球铰轴向非线性变刚度进行调整。
所述的对球铰轴向非线性变刚度进行调整是将橡胶与金属在球铰的轴向方向上，按照一层金属一层橡胶叠层方式复合在一起，形成轴向布置的轴向橡胶金属叠层弹性复合件，通过对轴向布置的轴向橡胶金属叠层弹性复合件轴向压缩形变实现轴向方向非线性变刚度的调整。
所述的轴向压缩是通过球铰外套或球铰内套轴向压缩轴向橡胶金属叠层弹性复合件，是轴向橡胶金属叠层弹性复合件轴向产生形变，通过调整轴向形变的量来实现轴向方向非线性变刚度的调整。
所述的轴向橡胶金属叠层弹性复合件是由橡胶与金属在球饺内沿着球饺芯轴轴向方向，按照一层金属一层橡胶叠合起来轴向布置，形成轴向压缩橡胶金属复合件，通过轴向压缩橡胶金属复合件实现球饺的轴向方向非线性变刚度的调整。
所述的轴向压缩橡胶金属复合件如附图3所示，在球铰安装的套筒301内安装球铰外套303，并在球铰外套303上设有外套金属挡板304；同时在球铰安装的芯轴302上安装球铰内套307，并在球铰内套307设有内套金属挡板308；在外套金属挡板304与内套金属挡板308之间设有橡胶305与金属306叠合形成的轴向变刚度压缩复合件，通过外套金属挡板304与内套金属挡板308压缩轴向变刚度压缩复合件，实现轴向方向非线性变刚度的调整。
所述的外套金属挡板304位于球铰外套中间，形成“T”字形的金属骨架，在“T”字形的金属骨架的两边分别沿着球饺芯轴轴向连接有金属305与橡胶306轴向复合件；内套金属挡板308为两个，分别设置在内套307的两外端，使得整个内套形成一个“Π”字形，连接在球铰外套上的金属与橡胶轴向复合件位于两个内套金属挡板308之间，两端的内套金属挡板308分别从两个方向对金属与橡胶轴向复合件进行压缩，实现球铰的双向轴向方向非线性变刚度的调整。
所述的轴向刚度调整弹性元件为双层橡胶金属复合件，按照轴向方向一层橡胶层，一层金属隔层布置，形成双层金属与橡胶复合层，且金属隔层与橡胶层为轴向悬空布置在球铰内。
实施例四
实施例四的实施原理与实施例一是一样的，只是调整方式稍微有所不同，为一种橡胶金属复合类球铰非线性变刚度方法，通过调整橡胶金属复合类球铰的金属件与橡胶件的位置关系调整橡胶金属复合类球铰的非线性变刚度，其特点在于，调整橡胶金属复合类球铰的金属件与橡胶件的位置关系调整橡胶金属复合类球铰的非线性变刚度，是通过调整橡胶金属复合类球铰的轴向变刚度，使得整个橡胶金属复合类球铰的轴向刚度非线性变化，通过橡胶金属复合类球铰的轴向刚度非线性变化调整橡胶金属复合类球铰的非线性变刚度。
所述的通过调整橡胶金属复合类球铰的轴向变刚度是在球铰内部设置橡胶金属复合构成的轴向变刚度调整装置，通过橡胶金属复合构成的轴向变刚度调整装置对球铰轴向非线性变刚度进行调整。
所述的对球铰轴向非线性变刚度进行调整是将橡胶与金属在球铰的轴向方向上，按照一层金属一层橡胶叠层方式复合在一起，形成轴向布置的轴向橡胶金属叠层弹性复合件，通过对轴向布置的轴向橡胶金属叠层弹性复合件轴向压缩形变实现轴向方向非线性变刚度的调整。
所述的轴向压缩是通过球铰外套或球铰内套轴向压缩轴向橡胶金属叠层弹性复合件，是轴向橡胶金属叠层弹性复合件轴向产生形变，通过调整轴向形变的量来实现轴向方向非线性变刚度的调整。
所述的轴向橡胶金属叠层弹性复合件是由橡胶与金属在球饺内沿着球饺芯轴轴向方向，按照一层金属一层橡胶叠合起来轴向布置，形成轴向压缩橡胶金属复合件，通过轴向压缩橡胶金属复合件实现球饺的轴向方向非线性变刚度的调整。
所述的轴向压缩橡胶金属复合件如附图3所示，在球铰安装的套筒401内安装球铰外套403，并在球铰外套403上设有外套金属挡板404；同时在球铰安装的芯轴402上安装球铰内套407，并在球铰内套407上设有内套金属挡板408；在外套金属挡板404与内套金属挡板408之间设有橡胶405与金属叠406合形成的轴向变刚度压缩复合件，通过外套金属挡板404与内套金属挡板408压缩轴向变刚度压缩复合件，实现轴向方向非线性变刚度的调整。
所述的内套金属挡板408位于球铰内套中间，形成“T”字形的金属骨架，在“T”字形的金属骨架的两边分别沿着球饺芯轴轴向连接有金属与橡胶轴向复合件；外套金属挡板404为两个，分别设置在外套403的两外端，使得整个外套形成一个“Π”字形，连接在球铰外套404上的金属与橡胶轴向复合件位于两个外套金属挡板404之间，两端的外套金属挡板404分别从两个方向对金属405与橡胶406轴向复合件进行压缩，实现球铰的双向轴向方向非线性变刚度的调整。
所述的轴向刚度调整弹性元件为多层橡胶金属复合件，按照轴向方向一层橡胶层，一层金属隔层布置，形成多层金属与橡胶复合层，且金属隔层与橡胶层为轴向悬空布置在球铰内。
其它部分与实施例一是一样的。
上述所列实施例，只是结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的优点在于：
本发明利用对球铰的轴向变刚度调整，完全改变了传统的球铰产品都是由径向提供非线性刚度的思路，这样主要有以下特点：
1、给转向架的设计思路带来了新的设计思路，大大拓宽了转向架的设计理念，开拓了新的转向架装配结构可能。
2、通过二段式结构的轴向非线性变刚度可以有满足分小变刚度与大变刚度的需求，尤其对于牵引球铰，当牵引拉杆起大功率牵引和制动功能时, 由于牵引和制动力频率很低, 相当于静态力作用到牵引拉杆上, 需依靠橡胶节点起牵引和制动作用, 因而具有大的刚度; 而当牵引拉杆起小功率牵引或不起牵引和制动功能时, 则需牵引球铰提供小刚度隔离频率较高的转向架构架纵向振动对车体的激扰, 从而减小车体的弹性振动，采取轴向非线性变刚度处理可以有效解决此问题。
3、通过径向与轴向组合的变刚度可以实现刚度的高度非线性，并灵活实现后期刚度要求。
Claims (1)
1.一种橡胶金属复合类球铰非线性变刚度方法，通过调整橡胶金属复合类球铰的金属件与橡胶件的位置关系调整橡胶金属复合类球铰的非线性变刚度，其特征在于：通过调整橡胶金属复合类球铰的轴向变刚度，使得整个橡胶金属复合类球铰的轴向刚度非线性变化，通过橡胶金属复合类球铰的轴向刚度非线性变化调整橡胶金属复合类球铰的非线性变刚度；所述的通过调整橡胶金属复合类球铰的轴向变刚度是在球铰内部设置橡胶金属复合构成的轴向变刚度调整装置，通过橡胶金属复合构成的轴向橡胶金属叠层弹性复合件对橡胶金属复合类球铰轴向非线性变刚度进行调整；所述的对橡胶金属复合类球铰轴向非线性变刚度进行调整是将橡胶与金属在球铰的轴向方向上，按照一层金属一层橡胶叠层方式复合在一起，形成轴向布置的轴向橡胶金属叠层弹性复合件，通过对轴向布置的轴向橡胶金属叠层弹性复合件轴向压缩形变实现轴向方向非线性变刚度的调整；所述的轴向压缩是通过球铰外套或球铰内套轴向压缩轴向橡胶金属叠层弹性复合件，使轴向橡胶金属叠层弹性复合件轴向产生形变，通过调整轴向形变的量来实现轴向方向非线性变刚度的调整；所述的轴向橡胶金属叠层弹性复合件是在橡胶金属复合类球铰安装的套筒内安装球铰外套，并在球铰外套上设有外套金属挡板；同时在橡胶金属复合类球铰安装的芯轴上安装球铰内套，并在球铰内套上设有内套金属挡板；在外套金属挡板与内套金属挡板之间设有橡胶与金属叠合形成的轴向橡胶金属叠层弹性复合件，通过外套金属挡板与内套金属挡板压缩轴向橡胶金属叠层弹性复合件，实现轴向方向非线性变刚度的调整；所述的外套金属挡板位于球铰外套一端头，使得整个球铰外套形成“7”字形，在外套金属挡板往橡胶金属复合类球铰内的一侧复合有一层橡胶层，在橡胶层外又通过硫化粘接有一层金属隔层，隔层外又硫化有第二层橡胶层，如此形成多层金属与橡胶复合层，且金属隔层与橡胶层为轴向悬空布置在球铰内一侧；内套金属挡板也是位于金属内套的一端，且形成与球铰外套相配的“L”形内套，在最外层的橡胶层与内套金属挡板的内侧接触时，通过外套金属挡板和内套金属挡板压缩多层金属与橡胶复合层，实现轴向方向非线性变刚度的调整。
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