CN110466556A - 一种轴箱拉杆球铰的橡胶体的刚度调节结构及方法 - Google Patents

Abstract

一种轴箱拉杆球铰的橡胶体的刚度调节结构,轴箱拉杆球铰包括外套、橡胶体和芯轴，橡胶体硫化在芯轴与外套之间；在轴箱拉杆球铰的横向方向上,芯轴和外套都设有锯齿，橡胶体在横向方向上与外套的锯齿贴合；在轴箱拉杆球铰的纵向方向上,芯轴设有锯齿，橡胶体在纵向方向的外侧开有调节孔；且橡胶体在横向方向和纵向方向上都设有端部凹槽。橡胶体开调节孔的结构采用贴近式型面设置原则，调节孔设置为豆荚式形状，在纵向载荷下，两侧橡胶柔性贴近金属外套，对橡胶应力的释放有极大的好处。同时调整孔的宽度、深度及长度可以有效地大幅度调整橡胶体的纵向刚度的大小。

Description

一种轴箱拉杆球铰的橡胶体的刚度调节结构及方法

技术领域

本发明涉及涉及轨道交通领域，具体涉及一种球铰的橡胶体的刚度调节结构及刚度调节方法。

背景技术

球铰类橡胶弹性元件是常用的一种橡胶金属复合的减振元件，可广泛应用于各种减振场所，尤其是在机车车辆的转向架中应用十分普遍。在我国的铁路线路的弯道一般都较大，坡度较小，车辆在转弯和爬坡的过程中对橡胶体的横向刚度和纵向刚度的要求不是特别高。

为降低机车的轮缘磨耗以及过曲线的能力，特别是在像瑞士这样多山的国家，铁路线路的弯道和坡道多，车辆行驶过程中经常需要进行较小的转弯和坡度较大的爬坡。为了减少在动态横向位移下轴箱拉杆与转向架构架的摩擦接触，需要将橡胶体的纵向刚度和横向刚度降低，偏转刚度仍能保持在较高的水平。尤其是纵向刚度要降低到原来的1/10，横向刚度要降低到原来的1/2以下。这在对轴箱拉杆球铰的橡胶体在纵向刚度的改变上提出了极为苛刻的要求，因此需要对现有的轴箱拉杆球铰的橡胶体在结构上进行很大幅度的改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：如何通过大幅度改变轴箱拉杆球铰中的橡胶体的纵向刚度和横向刚度，让机车能平稳的通过较小的转弯和坡度较大的爬坡。

针以上述问题，本发明提出的技术方案是：一种轴箱拉杆球铰的橡胶体的刚度调节结构,轴箱拉杆球铰包括外套、橡胶体和芯轴，橡胶体硫化在芯轴与外套之间；在轴箱拉杆球铰的横向方向上,芯轴和外套都设有锯齿，橡胶体在横向方向上与外套的锯齿贴合；在在轴箱拉杆球铰的纵向方向上,芯轴设有锯齿，橡胶体在纵向方向的外侧开有调节孔；且橡胶体在横向方向和纵向方向上都设有端部凹槽。

进一步地，芯轴包括轴体、轴短齿和轴长齿，且轴短齿和轴长齿设在轴体的周向方向上；其中轴长齿设在芯轴的横向方向上，轴短齿设在芯轴的纵向方向上，且轴长齿的高度大于轴短齿的高度；外套包括套体和套齿，套体为圆管状，外套的横向结构的内侧的锯齿为：套体的内侧在横向方向的两端设置有套齿。

进一步地，橡胶体横向方向上的结构为横向胶体，横向胶体的内侧与芯轴的轴长齿硫化在一起，横向胶体的外侧与外套的套齿贴合。

进一步地，端部凹槽设在橡胶体的两端，端部凹槽的截面由第一直线段、第二直线段和第三直线段围成，第二直线段的两端分别与第一直线段、第三直线段的一端连接。

进一步地，第一直线段与第二直线段之间的夹角为55-70度，第二直线段与第三直线段之间的夹角为120-135度。

进一步地，橡胶体纵向方向上的结构为纵向胶体，纵向胶体的内侧与芯轴的轴短齿硫化在一起，纵向胶体外侧的中部与外套的套体贴体，调节孔开在纵向胶体外侧的两端，调节孔为盲孔。

一种轴箱拉杆球铰的橡胶体的刚度调节方法,轴箱拉杆球铰包括外套、橡胶体和芯轴，将橡胶体硫化在芯轴与外套之间，且在外套、橡胶体和芯轴上都设置横向结构和纵向结构，将芯轴的横向结构和纵向结构的外侧以及外套的横向结构的内侧设置成锯齿状；通过调节所述芯轴和外套上的锯齿的宽度，以及橡胶体的厚度来调节橡胶体的横向刚度和纵向刚度，并通过在橡胶体外侧的纵向结构上开有调节孔来大幅度调节橡胶体的纵向刚度；还通过在橡胶体的横向结构和纵向结构的两端都设置端部凹槽，来调节橡胶体的横向刚度和纵向刚度。

进一步地，通过减小芯轴和外套上的横向结构的锯齿的宽度，以及增加橡胶体的厚度来减小橡胶体的横向刚度。

进一步地，通过减小芯轴横向结构的锯齿的宽度来减小橡胶体的纵向刚度；通过在橡胶体的纵向结构的外侧的两端开调节孔来大幅度调节橡胶体的纵向刚度，增加调节孔的高度、宽度和长度来减小橡胶体的纵向刚度。

进一步地，增加端部凹槽的高度和宽度都能减小橡胶体的横向刚度和纵向刚度；端部凹槽的截面由第一直线段、第二直线段和第三直线段围成，第二直线段的两端分别与第一直线段、第三直线段的一端连接，第一直线段与第二直线段之间的夹角小于90度，通过增加第一直线段与第二直线段之间的夹角来减小橡胶体的横向刚度和纵向刚度；第二直线段与第三直线段之间的夹角大于90度，通过增加第二直线段与第三直线段之间的夹角来减小橡胶体的横向刚度和纵向刚度。

本发明的优点是：橡胶体开调节孔的结构采用贴近式型面设置原则，调节孔设置为豆荚式形状，在纵向载荷下，两侧橡胶柔性贴近金属外套，对橡胶应力的释放有极大的好处。同时调整孔的宽度、深度及长度可以大幅度的调整纵向刚度的大小。

附图说明

图1为实施例一中轴箱拉杆球铰的90度方向剖视示意图；

图2为芯轴主视方向剖视示意图；

图3为图2的A-A方向剖视示意图；

图4为外套的右视方向剖视示意图一；

图5为图4中B-O-B的90度方向剖视示意图；

图6为外套的右视方向剖视示意图二；

图7为橡胶体右视方向剖视示意图；

图8为图7中C-O-C的90度方向剖视示意图；

图9为图8中D区域局部放大图；

图中：11纵向胶体、111调节孔、112胶体短齿、12横向胶体、131第一直线段、132第二直线段、133第三直线段、21套体、22套齿、31轴体、32轴短齿、33轴长齿。

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和图3所示，轴箱拉杆球铰包括外套、橡胶体和芯轴，橡胶体硫化在芯轴与外套之间。为了大幅度改变轴箱拉杆球铰的刚度，外套、橡胶体和芯轴在横向方向和纵向方向的结构是不同的。外套、橡胶体和芯轴上都设有横向结构和纵向结构，芯轴的横向结构和纵向结构的外侧以及外套的横向结构的内侧都设有锯齿。橡胶体内侧的横向结构硫化在芯轴外侧的横向结构的锯齿上，橡胶体内侧的纵向结构硫化在芯轴外侧的纵向结构的锯齿上。橡胶体外侧的横向结构硫化在外套内侧的横向结构的锯齿上，芯轴的锯齿包括轴短齿32和轴长齿33，外套锯齿为套齿22。本实施例中，图3芯轴的左右方向为纵向方向，上下方向为横向方向，图1中上方为橡胶体的横向方向，下方为纵向方向。

芯轴包括轴体31、轴短齿32和轴长齿33，且轴短齿32和轴长齿33设在轴体31的周向方向上。在轴体31横向方向的两端设有轴长齿33，在轴体31纵向方向的两端设置轴短齿32，且轴长齿33的高度大于轴短齿32的高度。如图3所示，轴长齿33在芯轴的周向方向上的角度为角E，优选的，轴长齿33在芯轴的周向方向上的夹角E的角度为80度，轴短齿32在芯轴的周向方向上的角度为100度。

如图1、图2、图4、图5和图6所示，外套包括套体21和套齿22，套体21为圆管状，套体21的内侧在横向方向两侧设置有套齿22，套体21的内侧在纵向方向的两端没有设置套齿22。外套在周向方向上没有设置套齿22的角度为角F，优选的，角F的角度为100度，外套在周向方向上设置有套齿22的角度为80度。

橡胶体内侧的横向胶体12和纵向胶体11分别与芯轴的轴长齿33和轴短齿32硫化在一起，橡胶体外侧的横向胶体12和纵向胶体11分别与外套内侧的套齿22和套体21硫化在一起。轴长齿33和轴短齿32都是向芯轴内凹陷与向芯轴外凸起相互交替的锯齿状，优选的，所述向芯轴内凹陷与向芯轴外凸的轴长齿33和轴短齿32的截面都为梯形。同样的，套齿22也是由向内凹陷与向外凸起相互交替的锯齿状构成，优选的，所述向内凹陷与向外凸的套齿22的截面也设置成为与轴长齿33形状和大小相匹配的梯形。且在轴箱拉杆球铰的横向方向上，轴长齿33中向外凸起的部位与套齿22向内凹陷的部位相对应，轴长齿33中向内凹陷的部位与套齿22向外凸起的部位相对应。

如图1、图7、图8和图9所示，橡胶体硫化在芯轴与外套之间，橡胶体包括横向胶体12和纵向胶体11。横向胶体12的内侧与芯轴的轴长齿33硫化成一个整体，横向胶体12的外侧与外套的套齿22硫化成一个整体。纵向胶体11的内侧与芯轴的轴短齿32硫化成一个整体，形成与轴短齿32贴合在一起的胶体短齿112，纵向胶体11外侧的中部与外套的套体21硫化在一起，调节孔111开在纵向胶体11外侧的两端，调节孔111为盲孔，盲孔的形状为豆荚状。

如图1至图9所示，橡胶体的横向刚度调节方法如下：在轴箱拉杆球铰的横向方向上外套内侧设置有套齿22，芯轴外侧设置有轴长齿33，横向胶体12一侧硫化在芯轴的轴长齿33上，通过调节轴长齿33和套齿22的宽度，以及横向胶体12的厚度来调节橡胶体的横向刚度。

具体说来是：通过减小轴长齿33和套齿22的宽度，以及增加横向胶体12的厚度来减小橡胶体的横向刚度；反之，增加轴长齿33和套齿22的宽度，以及减小横向胶体12的厚度会增加橡胶体的横向刚度。本实例中轴长齿33和套齿22的宽度方向是指沿图1中的左右方向，横向胶体12的厚度方向是指图1的上下方向，且横向胶体12的厚度是指轴长齿33的凸起处与套齿22凹陷处之间的距离，或轴长齿33的凹陷处与套齿22凸起处之间的距离。当然，横向胶体12的厚度方向在图7中是左右方向，这是因为图1、图5和图8都是90度方向剖视示意图。

橡胶体的纵向刚度调节方法如下：在轴箱拉杆球铰的纵向方向上外套内侧没有设置套齿22，芯轴外侧设置有轴短齿32，纵向胶体11一侧硫化在芯轴的轴短齿32上，纵向胶体11的另一侧的中部硫化在外套的套体21内侧，纵向胶体11的两端开有调节孔111，调节孔111为盲孔。通过在纵向胶体11外侧开调节孔111来大幅度调节橡胶体的纵向刚度，并通过调节轴短齿32的宽度，以及纵向胶体11的厚度来调节橡胶体的纵向刚度。

具体说来是：通过增加调节孔111的高度、宽度和长度来大幅度减小橡胶体的纵向刚度，增加纵向胶体11的厚度来减小橡胶体的纵向刚度。反之，减小调节孔111的高度、宽度和长度会大幅度增加橡胶体的纵向刚度，减小纵向胶体11的厚度会增加橡胶体的纵向刚度。本实施例中调节孔111的高度方向以及纵向胶体11的厚度的方向都与前述的横向胶体12的厚度方向相同，都是指图1中的上下方向；调节孔111的宽度方向为图1中的左右方向，调节孔111的长度方向为轴箱拉杆球铰的周向方向。

另外，在橡胶体的横向结构和纵向结构的两端都设置端部凹槽，增加端部凹槽的高度和宽度都能减小橡胶体的横向刚度和纵向刚度；端部凹槽的截面由第一直线段131、第二直线段132和第三直线段133围成，第二直线段132的两端分别与第一直线段131、第三直线段133的一端连接，第一直线段131与第二直线段132之间的夹角小于90度，通过增加第一直线段131与第二直线段132之间的夹角来减小橡胶体的横向刚度和纵向刚度；第二直线段132与第三直线段133之间的夹角大于90度，通过增加第二直线段131与第三直线段132之间的夹角来减小橡胶体的横向刚度和纵向刚度。

还有，橡胶体的偏转刚度调节方法如下：由于横向胶体12是内侧硫化在轴长齿33上，而外侧硫化在套齿22上，所以，橡胶体的偏转刚度主要是受到轴长齿33与套齿22之间的横向胶体12的影响。因此，调节轴长齿33和套齿22的高度和宽度，就能调节橡胶体的偏转刚度。

具体说来是：通过增加轴长齿33和套齿22的高度来增加橡胶体的偏转刚度，通过增加轴长齿33和套齿22的宽度度来增加橡胶体的偏转刚度。反之，减小轴长齿33和套齿22的高度会减小橡胶体的偏转刚度，减小轴长齿33和套齿22的宽度度会减小橡胶体的偏转刚度。

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)

1.一种轴箱拉杆球铰的橡胶体的刚度调节结构,其特征在于，轴箱拉杆球铰包括外套、橡胶体和芯轴，橡胶体硫化在芯轴与外套之间；在轴箱拉杆球铰的横向方向上,芯轴和外套都设有锯齿；在在轴箱拉杆球铰的纵向方向上,芯轴设有锯齿，橡胶体在纵向方向的外侧开有调节孔；且橡胶体在横向方向和纵向方向上都设有端部凹槽。

2.根据权利要求1所述的一种轴箱拉杆球铰的橡胶体的刚度调节结构,其特征在于，芯轴包括轴体、轴短齿和轴长齿，且轴短齿和轴长齿设在轴体的周向方向上；其中轴长齿设在芯轴的横向方向上，轴短齿设在芯轴的纵向方向上，且轴长齿的高度大于轴短齿的高度；外套包括套体和套齿，套体为圆管状，套体的内侧在横向方向的两端设置有套齿。

3.根据权利要求2所述的一种轴箱拉杆球铰的橡胶体的刚度调节结构,其特征在于，橡胶体横向方向上的结构为横向胶体，横向胶体的内侧与芯轴的轴长齿硫化在一起，横向胶体的外侧与外套的套齿硫化在一起。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种轴箱拉杆球铰的橡胶体的刚度调节结构,其特征在于，端部凹槽设在橡胶体的两端，端部凹槽的截面由第一直线段、第二直线段和第三直线段围成，第二直线段的两端分别与第一直线段、第三直线段的一端连接。

5.根据权利要求4所述的一种轴箱拉杆球铰的橡胶体的刚度调节结构,其特征在于，第一直线段与第二直线段之间的夹角为55-70度，第二直线段与第三直线段之间的夹角为120-135度。

6.根据权利要求2或3所述的一种轴箱拉杆球铰的橡胶体的刚度调节结构,其特征在于，橡胶体纵向方向上的结构为纵向胶体，纵向胶体的内侧与芯轴的轴短齿硫化在一起，纵向胶体外侧的中部与外套的套体硫化在一起，调节孔开在纵向胶体外侧的两端，调节孔为盲孔。

7.一种轴箱拉杆球铰的橡胶体的刚度调节方法,其特征在于，轴箱拉杆球铰包括外套、橡胶体和芯轴，将橡胶体硫化在芯轴与外套之间，且在外套、橡胶体和芯轴上都设置横向结构和纵向结构，将芯轴的横向结构和纵向结构的外侧以及外套的横向结构的内侧设置成锯齿状；通过调节所述芯轴和外套上的锯齿的宽度，以及橡胶体的厚度来调节橡胶体的横向刚度和纵向刚度，并通过在橡胶体外侧的纵向结构上开设调节孔来大幅度调节橡胶体的纵向刚度；还通过在橡胶体的横向结构和纵向结构的两端都设置端部凹槽，来调节橡胶体的横向刚度和纵向刚度。

8.根据权利要求7所述的一种轴箱拉杆球铰的橡胶体的刚度调节方法,其特征在于，通过减小芯轴和外套上的横向结构的锯齿的宽度，以及增加橡胶体的厚度来减小橡胶体的横向刚度。

9.根据权利要求7所述的一种轴箱拉杆球铰的橡胶体的刚度调节方法,其特征在于，通过减小芯轴横向结构的锯齿的宽度来减小橡胶体的纵向刚度；通过在橡胶体的纵向结构的外侧的两端开调节孔来大幅度调节橡胶体的纵向刚度，增加调节孔的高度、宽度和长度来减小橡胶体的纵向刚度。

10.根据权利要求7所述的一种轴箱拉杆球铰的橡胶体的刚度调节方法,其特征在于，增加端部凹槽的高度和宽度都能减小橡胶体的横向刚度和纵向刚度；端部凹槽的截面由第一直线段、第二直线段和第三直线段围成，第二直线段的两端分别与第一直线段、第三直线段的一端连接，将第一直线段与第二直线段之间的夹角设置为小于90度，通过增加第一直线段与第二直线段之间的夹角来减小橡胶体的横向刚度和纵向刚度；将第二直线段与第三直线段之间的夹角设置为大于90度，通过增加第二直线段与第三直线段之间的夹角来减小橡胶体的横向刚度和纵向刚度。