CN110454537A - 一种分瓣式液体橡胶复合节点刚度调节结构及方法 - Google Patents

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Abstract

一种分瓣式液体橡胶复合节点刚度调节结构及方法，在液体橡胶复合节点开设封闭的空腔，并将液体注入到所述封闭的空腔内形成径向空向刚度调节结构，通过调节所述封闭的空腔的形状和大小来调节液体橡胶复合节点的径向空向刚度；用中间隔套将封闭的空腔隔开，并用橡胶体将中间隔套和芯轴硫化成一个整体，形成径向实向刚度调节结构，通过调节橡胶体在径向方向的形状和厚度来调节液体橡胶复合节点径向实向刚度。通过调节液体空腔的容积和流道槽的长度来调节液体橡胶复合节点的刚度，尤其是调节液体橡胶复合节点在高频状态下和低频状态下的动刚度，来提高车辆的临界速度和过曲线性能，减小磨耗。

Description

一种分瓣式液体橡胶复合节点刚度调节结构及方法
技术领域
本发明涉及轨道交通领域，具体涉及种分瓣式液体橡胶复合节点的刚度调节结构及方法。
背景技术
根据动力学要求转臂节点在直线高速运行（高频振动）时，提供较大的径向刚度保证运行稳定性，提高临界速度；在过曲线（低频大振幅）时，提供较小的刚度性能保证过曲线性能，减小磨耗；普通节点难以实现上述特性，特别对于老线路，轮轨及线路磨损较大，维护成本高，因此需要使用一种新产品同时具备上述特性—液体橡胶复合节点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：如何让液体橡胶复合节点在车辆高速运行时，提供较大的径向刚度保证运行稳定性，提高临界速度；在过曲线时，提供较小的刚度性能保证过曲线性能，减小磨耗。
针以上述问题，本发明提出的技术方案是：一种分瓣式液体橡胶复合节点刚度调节方法，在液体橡胶复合节点开设封闭的空腔，并将液体注入到所述封闭的空腔内形成径向空向刚度调节结构，通过调节所述封闭的空腔的形状和大小来调节液体橡胶复合节点的径向空向刚度；用中间隔套将封闭的空腔隔开，并用橡胶体将中间隔套和芯轴硫化成一个整体，形成径向实向刚度调节结构，通过调节橡胶体在径向方向的形状和厚度来调节液体橡胶复合节点径向实向刚度。
优选的，将中间隔套设置成分瓣式结构，将相邻的两块中间隔套拼合在一起，并用盖板盖合在中间隔套上；在盖板和橡胶体之间开设液体空腔，用中间隔套将液体空腔隔开，在橡胶体和芯轴上开设液体通道，用液体通道将相互分隔的液体空腔连通，从而形成封闭的空腔；减小液体空腔的容积来增加液体橡胶复合节点的径向空向刚度。
优选的，在橡胶体上开设的液体通道为贯通橡胶体的橡胶通孔，在芯轴上开设的液体通道为贯通芯轴的轴通孔，使所述的橡胶通孔与轴通孔连通，从而形成液体通道。
优选的，将中间隔套的内侧的表面为波浪形，所述波浪形的内侧表面由向中间隔套凹陷的弧形面与向中间隔套凸起的弧形面交替连接而成，将橡胶体的外侧硫化在中间隔套的内侧上，使橡胶体的外侧为与中间隔套的内侧表面形状相匹配的波浪形，通过减小波浪形橡胶体在径向方向上的厚度来增加液体橡胶复合节点径向实向刚度。
优选的，芯轴包括轴体和止档块，将止档块设置在轴体的两端，形成工字形芯轴，从而使轴体与上档块之间形成有凹槽，用橡胶体将中间隔套硫化在所述凹槽中形成轴向刚度调节结构；通过调节芯轴的外径、中间隔套的内径和橡胶体在轴向方向上的厚度来调节液体橡胶复合节点轴向刚度。
优选的，增大芯轴的外径会增加凹槽在径向方向的深度，增大芯轴的外径、减小中间隔套的内径以及减小橡胶体在轴向方向上的厚度都会增加液体橡胶复合节点轴向刚度。
一种分瓣式液体橡胶复合节点刚度调节结构，液体橡胶复合节点包括外套、盖板、中间隔套、橡胶体和芯轴，盖板盖合在中间隔套上，盖板和中间隔套的外侧套有外套；盖板、橡胶体和芯轴上开有封闭的空腔，在封闭的空腔中注入液体形成径向空向刚度调节结构，中间隔套将封闭的空腔隔开，橡胶体硫化在中间隔套与芯轴之间形成径向实向刚度调节结构。
优选的，中间隔套为分瓣式结构，相邻的两块中间隔套拼合在一起，液体空腔被中间隔套分隔开，橡胶体和芯轴上开设有液体通道，相互分隔的液体空腔与液体通道连通，从而形成封闭的空腔；在橡胶体上开设的液体通道为贯通橡胶体的橡胶通孔，在芯轴上开设的液体通道为贯通芯轴的轴通孔，且所述的橡胶通孔与轴通孔连通，从而形成液体通道。
优选的，中间隔套的内侧的表面为波浪形，所述波浪形的内侧表面由向中间隔套凹陷的弧形面与向中间隔套凸起的弧形面交替连接而成，橡胶体的外侧硫化在中间隔套的内侧上，橡胶体的外侧为与中间隔套的内侧表面形状相匹配的波浪形，形成径向实向刚度调节结构。
优选的，芯轴包括轴体和止档块，止档块设置在轴体的两端，形成工字形芯轴，从而使轴体与上档块之间形成有凹槽，用橡胶体将中间隔套硫化在所述凹槽中形成轴向刚度调节结构。
本发明的有益技术效果是：采用液体通道将相互分隔的液体空腔连通，让整体外套与流道外套形成过盈配合，对流道外套外侧的流道槽进行密封，使液体仅在液体空腔和液体通道中形成的封闭空腔中进行流动。从而能通过调节液体空腔的容积和流道槽的长度来调节液体橡胶复合节点的刚度，尤其是调节液体橡胶复合节点在高频状态下和低频状态下的动刚度，来提高车辆的临界速度和过曲线性能，减小磨耗。
附图说明
图1为实施例一中液体橡胶复合节点的剖视结构示意图；
图2为图1中A-A方向的剖视图；
图3为图1中B区域的局部放大图；
图4为图1中C区域的局部放大图；
图5为盖板的剖视结构示意图；
图中：1外套、2盖板、21弧形搭边、3中间隔套、31台阶口、4芯轴、41注液孔、42轴通孔、43止档块、44轴体、5橡胶体、51橡胶通孔、6液体空腔、7间隙。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做进一步的描述：
实施例一
如图1、图2、图4和图5所示，液体橡胶复合节点包括外套1、盖板2、中间隔套3、橡胶体5和芯轴4。橡胶体5硫化在中间隔套3与芯轴4之间，使中间隔套3、橡胶体5和芯轴4连接成一个整体。盖板2外侧的两端设有伸出盖板2的弧形搭边21，中间隔套3外侧设有台阶口31，台阶口31处硫化有橡胶体5，盖板2两端的弧形搭边21盖合在台阶口31处的橡胶体5上，且盖板2、中间隔套3、橡胶体5和芯轴4一起装配到外套1中。盖板2与橡胶体5之间设置有液体空腔6，液体空腔6被中间隔套3和橡胶体5分隔开。
为了防止液体空腔6中的液体流出液体橡胶复合节点，本实施例将台阶口31在液体橡胶复合节点的周向方向的截面和轴向方向的截面都设置成L形，让流道外套1的内侧分别与弧形搭边21的外侧、台阶口31处的橡胶体5以及中间隔套3的外侧形成过盈配合，从而将弧形搭边21的两端压紧在L形台阶口31处的橡胶体5上，形成台阶口31密封结构，防止液体空腔6中的液体从中间隔套3与弧形搭边21之间的间隙7处流出。
在橡胶体5上开设有贯通橡胶体5的橡胶通孔51,在芯轴4上开设有贯通芯轴4的轴通孔42，并使橡胶通孔51和轴通孔42连通形成液体空腔6连通，且用液体通道将相互分隔的液体空腔6连通。在芯轴4的另一端开有注液孔41，橡胶体5在与芯轴4的注液孔41相对应的位置开设连通注液孔41与液体空腔6的另一个橡胶通孔51。在注液孔41进口的一端设置阀门，将阀门关闭后，液体空腔6、液体通道和注液孔41会在液体橡胶复合节点内部组成一个封闭的内部空腔，所述封闭的内部空腔注入有粘性的不可压缩液体。
如图1、图2和图3所示，中间隔套3为分瓣式结构，相邻的两块中间隔套3之间形成有间隙7。在硫化组装液体橡胶复合节点前，会在相邻的两块中间隔套3之间的间隙7处设置隔板，隔板延伸到了橡胶体5中。硫化的过程中会将隔板取出，从而在橡胶体5中形成有间隙7，在组装液体橡胶复合节点时，会将相邻的两块中间隔套3压紧，从而使中间隔套3和橡胶体5中的间隙7的间距都大幅度缩小。且盖板2、中间隔套3、橡胶体5和芯轴4一起装配到外套1中是采用过盈配合进行装配的，因此，在液体橡胶复合节点中，中间隔套3和橡胶体5中的间隙7都是很小的。
为了提高中间隔套3处液体橡胶复合节点的径向刚度，且让橡胶体5在载荷的挤压时避免应力集中。本实施例中使中间隔套3沿径向方向的厚度大于橡胶体5沿径向方向的厚度，且将相邻的两块中间隔套3的内侧表面设置成由向中间隔套3凹陷的弧形面与向中间隔套3凸起的弧形面交替连接而成的波浪形。橡胶体5的外侧硫化在中间隔套3的内侧上，橡胶体5的外侧为与中间隔套3的内侧表面形状相匹配的波浪形。
本实施例通过在液体空腔6和液体通道中注入不可压缩的粘性液体，液体橡胶复合转臂节点在载荷的作用下液体空腔6的容积发生变化，液体在两个液体空腔6之间流动产生阻尼，消耗振动能量，达到衰减振动的目的。低频振动时，液体经液体通道上下流动，起到大阻尼效果，高频率振动时液体来不及流动，阻尼值较小，能有效隔离振动，且高频振动下动刚度基本稳定保持不变，液体橡胶复合转臂节点能保持较大的径向刚度，确保机车运行的稳定性。通过减小液体空腔6的容积来增加液体橡胶复合节点的动刚度，使得液体橡胶复合节点具有较高的动静刚度比。
本实施例中包括3种刚度调节结构及刚度调节方法，其一是：用液体通道将相互分隔的液体空腔6连通，从而形成封闭的空腔，将液体注入到所述封闭的空腔内形成径向空向刚度调节结构，通过减小液体空腔6的容积来增加液体橡胶复合节点的径向空向刚度。其二是：用橡胶体5将中间隔套3和芯轴4硫化成一个整体，形成径向实向刚度调节结构，通过减小波浪形橡胶体5在径向方向上的厚度来增加液体橡胶复合节点径向实向刚度。其三是：在轴体44的两端设止档块43，形成工字形芯轴4，从而使轴体44与上档块之间形成有凹槽，用橡胶体5将中间隔套3硫化在所述凹槽中形成轴向刚度调节结构，增大芯轴4的外径、减小中间隔套3的内径以及减小橡胶体5在轴向方向上的厚度都会增加液体橡胶复合节点轴向刚度。
在径向实向刚度调节结构中，调节橡胶体5在径向方向的形状和厚度可以调节液体橡胶复合节点径向实向刚度，将中间隔套3的内侧的表面设为波浪形，使橡胶体5的外侧为与中间隔套3的内侧表面形状相匹配的波浪形，调节波浪形橡胶体5凹陷的深度和凸起的高度都能调节液体橡胶复合节点径向实向刚度。在轴向刚度调节结构中，液体橡胶复合节点在力的作用下产生轴向方向形变时，止档块43与中间隔套3在轴向方向产生相对位移，且止档块43会阻止中间隔套3的轴向移动，增大芯轴4的外径或减小中间隔套3的内径都会增大止档块43与中间隔套3在轴向方向上相互阻碍的力度，从而增加液体橡胶复合节点轴向刚度。
很显然，在不脱离本发明所述原理的前提下，作出的若干改进或修饰都应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种分瓣式液体橡胶复合节点刚度调节方法，其特征在于，在液体橡胶复合节点开设封闭的空腔，并将液体注入到所述封闭的空腔内形成径向空向刚度调节结构，通过调节所述封闭的空腔的形状和大小来调节液体橡胶复合节点的径向空向刚度；用中间隔套将封闭的空腔隔开，并用橡胶体将中间隔套和芯轴硫化成一个整体，形成径向实向刚度调节结构，通过调节橡胶体在径向方向的形状和厚度来调节液体橡胶复合节点径向实向刚度。
2.根据权利要求1所述的一种分瓣式液体橡胶复合节点刚度调节方法，其特征在于，将中间隔套设置成分瓣式结构，将相邻的两块中间隔套拼合在一起，并用盖板盖合在中间隔套上；在盖板和橡胶体之间开设液体空腔，用中间隔套将液体空腔隔开，在橡胶体和芯轴上开设液体通道，用液体通道将相互分隔的液体空腔连通，从而形成封闭的空腔；减小液体空腔的容积来增加液体橡胶复合节点的径向空向刚度。
3.根据权利要求2所述的一种分瓣式液体橡胶复合节点刚度调节方法，其特征在于，在橡胶体上开设的液体通道为贯通橡胶体的橡胶通孔，在芯轴上开设的液体通道为贯通芯轴的轴通孔，使所述的橡胶通孔与轴通孔连通，从而形成液体通道。
4.根据权利要求1所述的一种分瓣式液体橡胶复合节点刚度调节方法，其特征在于，将中间隔套的内侧的表面为波浪形，所述波浪形的内侧表面由向中间隔套凹陷的弧形面与向中间隔套凸起的弧形面交替连接而成，将橡胶体的外侧硫化在中间隔套的内侧上，使橡胶体的外侧为与中间隔套的内侧表面形状相匹配的波浪形，通过减小波浪形橡胶体在径向方向上的厚度来增加液体橡胶复合节点径向实向刚度。
5.根据权利要求2所述的一种分瓣式液体橡胶复合节点刚度调节方法，其特征在于，芯轴包括轴体和止档块，将止档块设置在轴体的两端，形成工字形芯轴，从而使轴体与上档块之间形成有凹槽，用橡胶体将中间隔套硫化在所述凹槽中形成轴向刚度调节结构；通过调节芯轴的外径、中间隔套的内径和橡胶体在轴向方向上的厚度来调节液体橡胶复合节点轴向刚度。
6.根据权利要求5所述的一种分瓣式液体橡胶复合节点刚度调节方法，其特征在于，增大芯轴的外径会增加凹槽在径向方向的深度，增大芯轴的外径、减小中间隔套的内径以及减小橡胶体在轴向方向上的厚度都会增加液体橡胶复合节点轴向刚度。
7.一种分瓣式液体橡胶复合节点刚度调节结构，其特征在于，液体橡胶复合节点包括外套、盖板、中间隔套、橡胶体和芯轴，盖板盖合在中间隔套上，盖板和中间隔套的外侧套有外套；盖板、橡胶体和芯轴上开有封闭的空腔，在封闭的空腔中注入液体形成径向空向刚度调节结构，中间隔套将封闭的空腔隔开，橡胶体硫化在中间隔套与芯轴之间形成径向实向刚度调节结构。
8.根据权利要求7所述的一种分瓣式液体橡胶复合节点刚度调节结构，其特征在于，中间隔套为分瓣式结构，相邻的两块中间隔套拼合在一起，液体空腔被中间隔套分隔开，橡胶体和芯轴上开设有液体通道，相互分隔的液体空腔与液体通道连通，从而形成封闭的空腔；在橡胶体上开设的液体通道为贯通橡胶体的橡胶通孔，在芯轴上开设的液体通道为贯通芯轴的轴通孔，且所述的橡胶通孔与轴通孔连通，从而形成液体通道。
9.根据权利要求7所述的一种分瓣式液体橡胶复合节点刚度调节结构，其特征在于，中间隔套的内侧的表面为波浪形，所述波浪形的内侧表面由向中间隔套凹陷的弧形面与向中间隔套凸起的弧形面交替连接而成，橡胶体的外侧硫化在中间隔套的内侧上，橡胶体的外侧为与中间隔套的内侧表面形状相匹配的波浪形，形成径向实向刚度调节结构。
10.根据权利要求7所述的一种分瓣式液体橡胶复合节点刚度调节结构，其特征在于，芯轴包括轴体和止档块，止档块设置在轴体的两端，形成工字形芯轴，从而使轴体与上档块之间形成有凹槽，用橡胶体将中间隔套硫化在所述凹槽中形成轴向刚度调节结构。
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