CN110450808A - 一种锥型橡胶截面牵引球铰及防止橡胶型面开裂的方法 - Google Patents
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Abstract
一种锥型橡胶面牵引球铰及防止橡胶型面开裂的方法，牵引球铰的内锥套与外套均采用三段轴向锥度套结构，即内锥套与外套均采用直线段与斜线段再与直线段连接的结构设计，形成轴向的锥度套，在内锥套与外套整体硫化有橡胶弹性体，且橡胶弹性体两端的橡胶型面采用上下非对称的内凹圆弧结构，内凹圆弧的圆弧顶位于内锥套直线段与斜线段的交点与外套直线段与斜线段的交点的两个交点连线的内外2mm以内。本发明通过控制橡胶型面内凹圆弧的圆弧顶的位置，将橡胶型面最深处位于直线与斜线转折点连线的±2mm的偏移线内，从而解决橡胶型面的开裂问题。
Description
技术领域
本发明涉及到一种轨道交通部件的结构及其性能的改善方法，尤其是指一种锥型橡胶截面牵引球铰及其防止球铰橡胶型面开裂的方法，该种锥型橡胶截面牵引球铰及其防止球铰橡胶型面开裂的方法可有效防止牵引球铰的橡胶型面开裂；属于车辆部件制作技术领域。
背景技术
牵引球铰是常用的一种橡胶金属复合的减振、连接元件，主要作用为连接车体和构架，
可以进行传递力并提供多向缓冲的原件。牵引球铰是采用金属件与橡胶通过胶黏剂在一定的温度和压力下硫化成一个整体，其作用是利用硫化橡胶起减振缓冲作用，金属件起支承和安装接口。随着轨道交通车辆的不断改进，速度越来越高，对牵引呢求教的要求也越来越高，现有的牵引球铰显示出以下一些不足：
1、不同运行工况，对球铰在承载过程中的刚度要求也不相同，球铰为了更好地满足保证车辆的动力学要求和安全性，要求其径向、轴向、偏转和扭转刚度满足运行工况的承载需求，但现有球铰的结构很难对球铰四项刚度根据运行工况的承载需求进行调整。
2、球铰中的橡胶型面采用向内凹进的U型结构，在大载荷下容易出现褶皱开裂和挤压开裂，疲劳寿命短，
3、球铰在承载过程的非线性刚度特性不高，无法满足大载荷下的非线性刚度需求。
为了改变这些状况，也提出了一些改进措施，如将原来的简单球形的球铰改为锥型的组合球铰（如附图1所示），这样能有效改变球铰的刚度特性，但是所改进的球铰仍然存在大载荷下容易出现褶皱开裂和挤压开裂的问题，因此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CN201510706973.1，名称为“用调整转臂节点参数防止轴箱轴承磨损的方法及转臂节点”，申请人为：株洲时代新材料科技股份有限公司的发明专利，该专利公开了一种用调整转臂节点参数防止轴箱轴承磨损的方法，采用两节锥型内孔转臂节点组合结构，并通过调整转臂节点各方面的参数来改变转臂节点的纵向刚度、轴向刚度、扭转刚度和偏转刚度，使得转臂节点的纵向刚度和偏转刚度下降，降低车辆在高速通过曲线时的横向载荷，同时通过增加轴向刚度，避免转臂节点的扭转刚度下降，以此减少轴箱内部的轴承磨损。本发明通过改进转臂节点的纵向刚度和轴向刚度调整转臂式轴箱定位，减少车辆在高速通过曲线时的横向载荷，防止或降低轴箱内部的轴承磨损。
2、专利号为CN201510706929.0，名称为“通过调整橡胶层厚度防止轴箱轴承磨损的方法及转臂节点”，申请人为：株洲时代新材料科技股份有限公司的发明专利，该专利公开了一种通过调整橡胶层厚度防止轴箱轴承磨损的方法及转臂节点，通过调整转臂节点橡胶层厚度防止轴箱轴承磨损的方法，采用两节锥型内孔转臂节点组合结构，并通过增加转臂节点橡胶层厚度来改变转臂节点的纵向刚度、轴向刚度、扭转刚度和偏转刚度，使得转臂节点的纵向刚度和偏转刚度下降，同时通过增加轴向刚度，避免扭转刚度下降，有效降低车轴轴承磨损；左橡胶层和右橡胶层的厚度均在22-30mm，左橡胶层和右橡胶层的长度在35-60mm。通过增加转臂节点橡胶层厚度来改变转臂节点的纵向刚度、轴向刚度、扭转刚度和偏转刚度，使得转臂节点的纵向刚度和偏转刚度下降，同时通过增加轴向刚度，避免扭转刚度下降，有效降低车轴轴承磨损。
3、专利号为CN201510706928.6， 名称为“通过改变转臂式轴箱定位中的方式防止轴箱轴承磨损的方法及转臂节点”，申请人为：株洲时代新材料科技股份有限公司的发明专利，该专利公开了一种通过改变转臂式轴箱定位中的方式防止轴箱轴承磨损的方法，为用调整转臂节点橡胶层斜面结构防止轴箱轴承磨损的方法，采用两节锥型内孔转臂节点组合结构，并将两节转臂节点的橡胶层相对斜向布置，其特征在于：通过改变转臂节点橡胶层斜面的角度来调整转臂节点的径向刚度和轴向刚度的匹配性，使得转臂节点的纵向刚度和偏转刚度下降，同时通过增加轴向刚度，避免扭转刚度下降，有效降低车轴轴承磨损。
上述这些专利都是本发明申请人在先申请的专利，通过对上述这些专利的仔细分析，这些专利虽然都涉及了锥型面的牵引球铰的结构，也提出了一些改进技术方案，但通过仔细分析，该些专利都是仍只是在整体的结构进行改进，并未提出对橡胶型面的改进，因此在使用过程中经常出现橡胶型面开裂的问题，从而逼迫发明人在原有的基础上进一步加以研究改进。
发明内容
本发明的目的在于针对现有锥型牵引球铰在使用中容易出现橡胶型面开裂的问题，提出一种新的牵引球铰及其防止球铰橡胶型面开裂的方法，该种牵引球铰及其防止球铰橡胶型面开裂的方法能有效解决现在橡胶型面开裂的问题。
为了达到这一目的，本发明提供了一种锥型橡胶截面牵引球铰，牵引球铰的内锥套与外套均采用三段轴向锥度套结构，即内锥套与外套均采用直线段与斜线段再与直线段连接的结构设计，形成轴向的锥度球铰，在内锥套与外套整体硫化有橡胶弹性体，橡胶弹性体两端的橡胶型面采用内凹圆弧结构，其特征在于：内凹圆弧的圆弧顶位于内锥套直线段与斜线段的延伸交点与外套直线段与斜线段的延伸交点的两个交点连线的内外2mm以内。
进一步地，所述的两个交点连线的内外2mm以内是指内锥套直线段与斜线段的延伸交点与外套直线段与斜线段的延伸交点的两个交点连线到内凹圆弧的圆弧顶的平行切线最短距离为2mm以内。
进一步地，所述的内凹圆弧采取上下非对称圆弧，即内凹圆弧的弧顶与内凹上下两直线连接的弧线为圆弧与直线段结合的复合型面；且弧顶的曲率半径中心与内凹圆弧的中线位置有偏差。
进一步地，所述的内凹圆弧的弧顶与内凹圆弧的中线位置有偏差是内凹圆弧的弧顶位于内凹圆弧中线以外的位置上，即内凹圆弧的中心在内凹圆弧中线直径以外的更大直径位置上；偏差值控制在1-5mm之间。
进一步地，所述的外套的外端面上设有用于安装球铰的安装孔。
进一步地，所述的安装孔为盲孔；数量为2-4个，在端面上同一圆环线上均匀布置。
一种牵引球铰防止球铰橡胶开裂的方法，牵引球铰的内锥套与外套均采用三段轴向锥度套结构，在内锥套与外套整体硫化有橡胶弹性体，橡胶弹性体两端的橡胶型面采用内凹圆弧结构，其特征在于，通过调整橡胶型面最深处的型面形状和位置避免橡胶型面开裂。
进一步地，所述的调整橡胶型面最深处的型面形状和位置避免橡胶型面开裂是将橡胶型面的内凹圆弧的圆弧顶设置在位于内锥套直线段与斜线段的延伸交点与外套直线段与斜线段的延伸交点的两个交点连线的内外2mm以内。
进一步地，所述的内凹圆弧采取上下非对称圆弧，即内凹圆弧的弧顶与内凹上下两直线连接的弧线为圆弧与直线段结合的复合型面；且弧顶的曲率半径中心与内凹圆弧的中线位置有偏差。
进一步地，所述的内凹圆弧的弧顶与内凹圆弧的中线位置有偏差是内凹圆弧的弧顶位于内凹圆弧中线以外的位置上，即内凹圆弧的中心在内凹圆弧中线直径以外的更大直径位置上；偏差值控制在1-5mm之间。
本发明的优点在于：
本发明通过控制橡胶型面内凹圆弧的圆弧顶的位置，将橡胶型面最深处位于直线与斜线转折点连线的±2mm的偏移线内，从而解决橡胶型面的开裂问题。主要有以下一些优点：
1、通过调整橡胶型面内凹圆弧弧顶的位置，使得橡胶型面在工作过程中的，应力得到有效改善，从而避免橡胶型面开裂；
2、橡胶型面采取非对称圆弧结构，能根据橡胶型面受压过程的盈利大小进行盈利分配，有效分散应力，避免应力集中导致橡胶型面开裂。
附图说明
图1是现有锥型面牵引球铰的结构示意图；
图2是本发明锥型面牵引球铰的的结构示意图；
图3是本发明锥型面牵引球铰的橡胶型面放大的结构示意图；
图4是本发明橡胶型面的位置结构示意图。
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2可以看出，本发明涉及一种锥型橡胶截面牵引球铰，包括内锥套1、外套2和橡胶弹性体3；牵引球铰的内锥套1与外套2均采用三段轴向锥度套结构，即内锥套1与外套2均采用直线段与斜线段再与直线段连接的三段不同型面结构设计，形成轴向的锥度球铰；在内锥套1与外套2之间整体硫化有橡胶弹性体3，橡胶弹性体3的橡胶型面8采用内凹圆弧结构，内凹圆弧9的圆弧顶4位于内锥套1直线段与斜线段的延伸交点5与外套2直线段与斜线段的延伸交点6的两个交点连线7的内外0-1.2mm以内。
所述的两个交点连线7的内外0-1.2mm以内是指内锥套1直线段与斜线段的延伸交点5与外套2直线段与斜线段的延伸交点6的两个交点连线7到内凹圆弧的圆弧顶4的平行切线15最短距离为0-1.2mm以内（即附图3中的A+B=C≦2.4mm）。通过控制橡胶弹性体3的橡胶型面8采用内凹圆弧的圆弧顶4的位置，使得橡胶弹性体3的橡胶型面在压缩过程中减少出现鼓泡产生应力过于集中，而导致橡胶型面8开裂的现象。
所述的内凹圆弧9为上下非对称圆弧，即内凹圆弧9的弧顶4与内凹上下两直线10和11连接的弧线为圆弧12与直线段13结合的复合型面；且弧顶4的曲率半径中心14与内凹圆弧9的凹圆弧中线16位置有偏差。
所述的内凹圆弧9的弧顶4与内凹圆弧的中线10位置有偏差分两种状态，一种是靠近内锥套1下面的内凹圆弧9的弧顶4位于内凹圆弧中线16以外的位置上，即内凹圆弧的中心在内凹圆弧中线直径以外的更大直径位置上；偏差值控制在1-3mm之间；另一种是靠近外套上面的内凹圆弧19的的弧顶位于内凹圆弧中线以外的位置上，即内凹圆弧的中心在内凹圆弧中线直径以外的更大直径位置上；偏差值控制在1-3mm之间。
所述的外套2的外端面18上设有用于安装球铰的安装孔17。
所述的安装孔17为盲孔；数量为2个，在端面上同一圆环线上对称均匀布置。
实施例二
实施例二的原理与实施例一是一样的，只是结构上稍微有所不同，为一种锥型橡胶截面牵引球铰，牵引球铰的内锥套与外套均采用三段轴向锥度套结构，即内锥套与外套均采用直线段与斜线段再与直线段连接的结构设计，形成轴向的锥度套，在内锥套与外套整体硫化有橡胶弹性体，橡胶弹性体采用内凹圆弧结构，内凹圆弧的圆弧顶位于内锥套直线段与斜线段的延伸交点与外套直线段与斜线段的延伸交点的两个交点连线的外0-2mm以内。
所述的两个交点连线的外0-2mm以内是指内锥套直线段与斜线段的延伸交点与外套直线段与斜线段的延伸交点的两个交点连线到内凹圆弧的圆弧顶的平行切线最短距离为0-2mm以内。
所述的内凹圆弧为上下非对称圆弧，即内凹圆弧的弧顶与内凹圆弧的中线位置有偏差。
所述的内凹圆弧的弧顶与内凹圆弧的中线位置有偏差是内凹圆弧的弧顶位于内凹圆弧中线以外的位置上，即内凹圆弧的中心在内凹圆弧中线直径以外的更大直径位置上。
所述的外套的外端面上设有用于安装球铰的安装孔。
所述的安装孔为盲孔；数量为4个，在端面上同一圆环线上均匀布置。
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，而且本说明书中所引用的如“上”、“下”、“内”、“外”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。同时，说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。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。
通过上述实施例的描述，可以得知，本发明还涉及一种牵引球铰防止球铰橡胶开裂的方法，牵引球铰的内锥套与外套均采用三段轴向锥度套结构，在内锥套与外套整体硫化有橡胶弹性体，橡胶弹性体两端的橡胶型面采用内凹圆弧结构，其特征在于，通过调整橡胶型面最深处的型面形状和位置避免橡胶型面开裂。
进一步地，所述的调整橡胶型面最深处的型面形状和位置避免橡胶型面开裂是将橡胶型面的内凹圆弧的圆弧顶设置在位于内锥套直线段与斜线段的延伸交点与外套直线段与斜线段的延伸交点的两个交点连线的内外2mm以内。
进一步地，所述的内凹圆弧采取上下非对称圆弧，即内凹圆弧的弧顶与内凹圆弧的中线位置有偏差。
进一步地，所述的内凹圆弧的弧顶与内凹圆弧的中线位置有偏差是内凹圆弧的弧顶位于内凹圆弧中线以外的位置上，即内凹圆弧的中心在内凹圆弧中线直径以外的更大直径位置上。
本发明的优点在于：
本发明通过控制橡胶型面内凹圆弧的圆弧顶的位置，将橡胶型面最深处位于直线与斜线转折点连线的±2mm的偏移线内，从而解决橡胶型面的开裂问题。主要有以下一些优点：
1、通过调整橡胶型面内凹圆弧弧顶的位置，使得橡胶型面在工作过程中的，应力得到有效改善，从而避免橡胶型面开裂；
2、橡胶型面采取非对称圆弧结构，能根据橡胶型面受压过程的盈利大小进行盈利分配，有效分散应力，避免应力集中导致橡胶型面开裂。
Claims (10)
1.一种锥型橡胶面牵引球铰，牵引球铰的内锥套与外套均采用三段轴向锥度套结构，即内锥套与外套均采用直线段与斜线段再与直线段连接的结构设计，形成轴向的锥度套，在内锥套与外套整体硫化有橡胶弹性体，橡胶弹性体两端的橡胶型面采用内凹圆弧结构，其特征在于：内凹圆弧的圆弧顶位于内锥套直线段与斜线段的延伸交点与外套直线段与斜线段的延伸交点的两个交点连线的内外2mm以内。
2.如权利要求1所述的锥型橡胶面牵引球铰，其特征在于：所述的两个交点连线的内外2mm以内是指内锥套直线段与斜线段的延伸交点与外套直线段与斜线段的延伸交点的两个交点连线到内凹圆弧的圆弧顶的平行切线最短距离为2mm以内。
3.如权利要求2所述的锥型橡胶面牵引球铰，其特征在于：所述的内凹圆弧采取上下非对称圆弧，即内凹圆弧的弧顶与内凹上下两直线连接的弧线为圆弧与直线段结合的复合型面；且弧顶的曲率半径中心与内凹圆弧的中线位置有偏差。
4.如权利要求3所述的锥型橡胶面牵引球铰，其特征在于：所述的内凹圆弧的弧顶与内凹圆弧的中线位置有偏差是内凹圆弧的弧顶位于内凹圆弧中线以外的位置上，即内凹圆弧的中心在内凹圆弧中线直径以外的更大直径位置上；偏差值控制在1-5mm之间。
5.如权利要求3所述的锥型橡胶面牵引球铰，其特征在于：所述的外套的外端面上设有用于安装球铰的安装孔。
6.如权利要求5所述的锥型橡胶面牵引球铰，其特征在于：所述的安装孔为盲孔；数量为2-4个，在端面上同一圆环线上均匀布置。
7.一种防止橡胶型面开裂的方法，牵引球铰的内锥套与外套均采用三段轴向锥度套结构，在内锥套与外套整体硫化有橡胶弹性体，橡胶弹性体两端的橡胶型面采用内凹圆弧结构，其特征在于，通过调整橡胶型面最深处的型面形状和位置避免橡胶型面开裂。
8.如权利要求7所述的防止橡胶型面开裂的方法，其特征在于：所述的调整橡胶型面最深处的型面形状和位置避免橡胶型面开裂是将橡胶型面的内凹圆弧的圆弧顶设置在位于内锥套直线段与斜线段的延伸交点与外套直线段与斜线段的延伸交点的两个交点连线的内外2mm以内。
9.如权利要求8所述的防止橡胶型面开裂的方法，其特征在于：所述的内凹圆弧采取上下非对称圆弧，即内凹圆弧的弧顶与内凹上下两直线连接的弧线为圆弧与直线段结合的复合型面；且弧顶的曲率半径中心与内凹圆弧的中线位置有偏差。
10.如权利要求9所述的防止橡胶型面开裂的方法，其特征在于：所述的内凹圆弧的弧顶与内凹圆弧的中线位置有偏差是内凹圆弧的弧顶位于内凹圆弧中线以外的位置上，即内凹圆弧的中心在内凹圆弧中线直径以外的更大直径位置上；偏差值控制在1-5mm之间。
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Effective date of registration: 20200609 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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| GR01 | Patent grant | ||
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