CN110486412A - 一种液体橡胶复合节点的径向刚度调节方法及结构 - Google Patents
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Abstract
一种液体橡胶复合节点的径向刚度调节方法及结构，将橡胶体硫化在中间隔套与芯轴之间，将盖板两端盖合在中间隔套上，并将盖板、中间隔套、橡胶体和芯轴一起装配到流道外套中；在盖板与橡胶体之间开设液体空腔，使液体空腔被中间隔套分隔开，并在盖板、流道外套上开设液体通道，使液体通道连通相互分隔的液体空腔，将液体注入到液体空腔和液体通道中。本发明能通过改变液体空腔和液体通道的形状、大小来调节液体橡胶复合节点的径向方向的空向刚度，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
技术领域
本发明涉及轨道交通领域，具体涉及一种液体橡胶复合节点的刚度调节方法及结构。
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：一种液体橡胶复合节点的径向刚度调节方法，液体橡胶复合节点包括流道外套、盖板、中间隔套、橡胶体和芯轴，将橡胶体硫化在中间隔套与芯轴之间，将盖板两端盖合在中间隔套上，并将盖板、中间隔套、橡胶体和芯轴一起装配到流道外套中；在盖板与橡胶体之间开设液体空腔，使液体空腔被中间隔套分隔开，并在盖板、流道外套上开设液体通道，使液体通道连通相互分隔的液体空腔，将液体注入到液体空腔和液体通道中，通过改变液体空腔和液体通道的形状、大小来调节液体橡胶复合节点的径向方向的空向刚度。
进一步地，在盖板的上开设盖板通孔，流道外套上开设流道通孔，并在流道外套上开设环绕在流道外套外侧的流道槽，使液体空腔依次与盖板通孔、流道通孔和流道槽连通形成液体通道；液体橡胶复合节点还包括整体外套，将整体外套套在流道外套的外侧，且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。
进一步地，通过减小液体空腔的容积来增加液体橡胶复合节点的动刚度，通过延长液体通道中的流道槽的长度来增加液体橡胶复合节点在高频状态下的动刚度。
进一步地，盖板包括弧形板，通过在液体空腔中设置止档刚度调节结构，当液体橡胶复合节点产生形变时，让止档刚度调节结构提供硬止挡功能产生变刚度；通过改变止档刚度调节结构的形状从而调节液体橡胶复合节点的径向方向的空向刚度。
进一步地，止档刚度调节结构为：在弧形板的内侧还设置凸块，且橡胶体在径向上与所述凸块对应的位置处也设置凸起，液体橡胶复合节点产生形变时所述凸块与所述的橡胶体的凸起相顶产生变刚度；通过调节橡胶体的凸起的高度，以及橡胶体的凸起与盖板的凸块之间的间距来调节液体橡胶复合节点的径向方向的空向刚度。
进一步地，止档刚度调节结构为：芯轴在径向上与所述弧形板对应的位置处设置一个凸起，液体橡胶复合节点产生形变时所述凸起处的橡胶体与弧形板相顶产生变刚度；通过调节橡胶体与弧形板之间的间距来调节液体橡胶复合节点的径向方向的空向刚度。
进一步地，止档刚度调节结构为：橡胶体在径向上与所述弧形板对应的位置处设置一个凸起，液体橡胶复合节点产生形变时所述橡胶体的凸起与弧形板相顶产生变刚度；通过调节橡胶体的凸起的高度，以及橡胶体的凸起与弧形板之间的间距来调节液体橡胶复合节点的径向方向的空向刚度。
一种液体橡胶复合节点的径向刚度调节结构，液体橡胶复合节点包括流道外套、盖板、中间隔套、橡胶体和芯轴，橡胶体硫化在中间隔套与芯轴之间，盖板两端盖合在中间隔套上；盖板、中间隔套、橡胶体和芯轴一起装配到流道外套中，盖板与橡胶体之间设置有液体空腔，液体空腔被中间隔套分隔开；在盖板、流道外套上开设有液体通道，液体通道连通相互分隔的液体空腔，相互分隔的液体空腔与液体通道连通形成空向刚度调节结构。
进一步地，液体橡胶复合节点还包括整体外套，整体外套套在流道外套的外侧，且整体外套与流道外套形成过盈配合；在盖板的上开有盖板通孔，流道外套上开有流道通孔，流道外套上开有环绕在流道外套外侧的流道槽，使液体空腔依次与盖板通孔、流道通孔和流道槽连通形成液体通道。
进一步地，在液体空腔中还设置有止档刚度调节结构，盖板包括弧形板，止档刚度调节结构为：橡胶体在径向上与所述弧形板对应的位置处设置一个凸起，液体橡胶复合节点产生形变时所述橡胶体的凸起与弧形板相顶产生变刚度；或者止档刚度调节结构为：芯轴在径向上与所述弧形板对应的位置处设置一个凸起，液体橡胶复合节点产生形变时所述凸起处的橡胶体与弧形板相顶产生变刚度；还或者止档刚度调节结构为：在弧形板的内侧还设置凸块，且橡胶体在径向上与所述凸块对应的位置处也设置凸起，液体橡胶复合节点产生形变时所述凸块与所述的橡胶体的凸起相顶产生变刚度。
本发明的优点是：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2中B区域的局部放大图；
图4为实施例二中液体橡胶复合节点的剖视结构示意图；
图5为实施例三中液体橡胶复合节点的剖视结构示意图；
图中：1整体外套、2流道外套、21流道通孔、22流道槽、31弧形板、311盖板通孔、32凸块、4中间隔套、5橡胶体、6芯轴、7液体空腔。
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，液体橡胶复合节点包括整体外套1、流道外套2、盖板、中间隔套4、橡胶体5和芯轴6。橡胶体5硫化在中间隔套4与芯轴6之间，使中间隔套4、橡胶体5和芯轴6连接成一个整体。盖板包括弧形板31和凸块32，凸块32设置在弧形板31的内侧的中部。中间隔套4外侧的两端设有台阶口，台阶口处硫化有橡胶体5，弧形板31的两端盖合在台阶口处的橡胶体5上，且盖板、中间隔套4、橡胶体5和芯轴6一起装配到流道外套2中。盖板与橡胶体5之间设置有液体空腔7，弧形板31两端开有贯通弧形板31的盖板通孔311。
为了防止液体空腔7中的液体流出液体橡胶复合节点，本实施例将台阶口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2的内侧分别与弧形板31的外侧、台阶口处的橡胶体5以及中间隔套4的外侧形成过盈配合，从而将弧形板31的两端压紧在L形台阶口处的橡胶体5上，形成台阶口密封结构，防止液体空腔7中的液体从中间隔套4与弧形板31之间的间隙处流出。
流道外套2上开有贯通流道外套2的流道通孔21，流道外套2上还设有环绕在流道外套2外侧的流道槽22，液体空腔7依次与盖板通孔311、流道通孔21和流道槽22连通形成液体通道。整体外套1与流道外套2形成过盈配合，对流道外套2外侧的流道槽22进行密封，本实施例中液体空腔7有两个，液体是从一个液体空腔7经一个盖板通孔311、流道通孔21、流道槽22再流到液体橡胶复合节点另一端的另一个流道通孔21、盖板通孔311最后流到另一个液体空腔7，形成一个封闭的内部液体通道。
本实施例中，液体橡胶复合节点径向方向上设置有液体空腔7的方向为空向方向，液体橡胶复合节点径向方向上设置有中间隔套4的方向为实向方向。空向刚度是指：液体橡胶复合节点的空向方向的刚度，实向刚度是指：液体橡胶复合节点的实向方向的刚度。
车辆在直线高速运行时，液体橡胶复合转臂节点处于高频振动状态，需要液体橡胶复合转臂节点具备大的径向动刚度来确保车辆运行的稳定性，提高车辆临界速度。但车辆在进行转弯，尤其是小曲线转弯时，液体橡胶复合转臂节点处于低频率大振幅状态，此时，车辆需要提供较小的刚度性能保证过曲线性能，减小磨耗。
本实施例通过在液体空腔7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7的容积发生变化，液体在两个液体空腔7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7的容积来增加液体橡胶复合节点的动刚度，通过延长液体通道中的流道槽22的长度来增加液体橡胶复合节点在高频状态下的动刚度。使得液体橡胶复合节点具有较高的动静刚度比，本实施例的液体橡胶复合节点结构的动静刚度比约为4：1。
本实施例中液体橡胶复合节点还具有止档刚度调节结构，能提供硬止挡功能产生变刚度。本实施例的止档刚度调节结构为：在弧形板31的内侧还设置凸块32，且橡胶体5在径向上与所述凸块32对应的位置处也设置凸起。当液体橡胶复合节点产生形变时，凸块32向橡胶体5的凸起逐渐靠近，此过程中液体橡胶复合节点的径向方向的空向刚度逐渐增大，且呈线性变化。当凸块32与橡胶体5的凸起相顶时，液体橡胶复合节点产生变刚度，此时，液体橡胶复合节点的径向方向的空向刚度出现突增，刚度呈非线性变化。
另外，本实施例的液体橡胶复合节点在实向方向上还具有实向刚度调节结构，能调节液体橡胶复合节点在实向方向上的刚度大小。实向刚度调节结构包括中间隔套4、橡胶体5和芯轴6，通过增加橡胶体5在径向方向的厚度，能减小液体橡胶复合节点的实向刚度。
实施例二
如图4所示，本实施例与实施例一的主要不同之处在于，止档刚度调节结构与实施例一不同，本实施例的芯轴6在径向上与所述弧形板31对应的位置处设置了一个凸起，液体橡胶复合节点产生形变时所述凸起处的橡胶体5与弧形板31相顶能产生变刚度。由于本实施例中芯轴6的凸起硫化的橡胶体5的厚度较小，因此，当橡胶体5与弧形板31相顶后刚度突增的效果明显，能很快的提供硬止挡功能，让刚度在短时间内大幅度增加。
实施例三
如图5所示，本实施例与实施例一的主要不同之处在于，止档刚度调节结构与实施例一不同，本实施例的橡胶体5在径向上与所述弧形板31对应的位置处设置了一个凸起，液体橡胶复合节点产生形变时所述橡胶体5的凸起与弧形板31相顶产生变刚度。由于本实施例中橡胶体5的厚度很大，因此，当橡胶体5与弧形板31相顶后虽然能产生变刚度，但刚度增幅不是很明显。也由于橡胶体5的厚度很大，所以橡胶体5的凸起与弧形板31相顶后液体橡胶复合节点的空向刚度变化较平缓，在液体橡胶复合节点的空向方向上有很好的缓冲、减振效果。
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)
1.一种液体橡胶复合节点的径向刚度调节方法，其特征在于，液体橡胶复合节点包括流道外套、盖板、中间隔套、橡胶体和芯轴，将橡胶体硫化在中间隔套与芯轴之间，将盖板两端盖合在中间隔套上，并将盖板、中间隔套、橡胶体和芯轴一起装配到流道外套中；在盖板与橡胶体之间开设液体空腔，使液体空腔被中间隔套分隔开，并在盖板、流道外套上开设液体通道，使液体通道连通相互分隔的液体空腔，将液体注入到液体空腔和液体通道中，通过改变液体空腔和液体通道的形状、大小来调节液体橡胶复合节点的径向方向的空向刚度。
2.根据权利要求1所述的一种液体橡胶复合节点的径向刚度调节方法，其特征在于，在盖板的上开设盖板通孔，流道外套上开设流道通孔，并在流道外套上开设环绕在流道外套外侧的流道槽，使液体空腔依次与盖板通孔、流道通孔和流道槽连通形成液体通道；液体橡胶复合节点还包括整体外套，将整体外套套在流道外套的外侧，且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。
3.根据权利要求2所述的一种液体橡胶复合节点的径向刚度调节方法，其特征在于，通过减小液体空腔的容积来增加液体橡胶复合节点的动刚度，通过延长液体通道中的流道槽的长度来增加液体橡胶复合节点在高频状态下的动刚度。
4.根据权利要求1或2所述的一种液体橡胶复合节点的径向刚度调节方法，其特征在于，盖板包括弧形板，通过在液体空腔中设置止档刚度调节结构，当液体橡胶复合节点产生形变时，让止档刚度调节结构提供硬止挡功能产生变刚度；通过改变止档刚度调节结构的形状从而调节液体橡胶复合节点的径向方向的空向刚度。
5.根据权利要求4所述的一种液体橡胶复合节点的径向刚度调节方法，其特征在于，止档刚度调节结构为：在弧形板的内侧还设置凸块，且橡胶体在径向上与所述凸块对应的位置处也设置凸起，液体橡胶复合节点产生形变时所述凸块与所述的橡胶体的凸起相顶产生变刚度；通过调节橡胶体的凸起的高度，以及橡胶体的凸起与盖板的凸块之间的间距来调节液体橡胶复合节点的径向方向的空向刚度。
6.根据权利要求4所述的一种液体橡胶复合节点的径向刚度调节方法，其特征在于，止档刚度调节结构为：芯轴在径向上与所述弧形板对应的位置处设置一个凸起，液体橡胶复合节点产生形变时所述凸起处的橡胶体与弧形板相顶产生变刚度；通过调节橡胶体与弧形板之间的间距来调节液体橡胶复合节点的径向方向的空向刚度。
7.根据权利要求4所述的一种液体橡胶复合节点的径向刚度调节方法，其特征在于，止档刚度调节结构为：橡胶体在径向上与所述弧形板对应的位置处设置一个凸起，液体橡胶复合节点产生形变时所述橡胶体的凸起与弧形板相顶产生变刚度；通过调节橡胶体的凸起的高度，以及橡胶体的凸起与弧形板之间的间距来调节液体橡胶复合节点的径向方向的空向刚度。
8.一种液体橡胶复合节点的径向刚度调节结构，其特征在于，液体橡胶复合节点包括流道外套、盖板、中间隔套、橡胶体和芯轴，橡胶体硫化在中间隔套与芯轴之间，盖板两端盖合在中间隔套上；盖板、中间隔套、橡胶体和芯轴一起装配到流道外套中，盖板与橡胶体之间设置有液体空腔，液体空腔被中间隔套分隔开；在盖板、流道外套上开设有液体通道，液体通道连通相互分隔的液体空腔，相互分隔的液体空腔与液体通道连通形成空向刚度调节结构。
9.根据权利要求8所述的一种液体橡胶复合节点的径向刚度调节结构，其特征在于，液体橡胶复合节点还包括整体外套，整体外套套在流道外套的外侧，且整体外套与流道外套形成过盈配合；在盖板的上开有盖板通孔，流道外套上开有流道通孔，流道外套上开有环绕在流道外套外侧的流道槽，使液体空腔依次与盖板通孔、流道通孔和流道槽连通形成液体通道。
10.根据权利要求8或9所述的一种液体橡胶复合节点的径向刚度调节结构，其特征在于，在液体空腔中还设置有止档刚度调节结构，盖板包括弧形板，止档刚度调节结构为：橡胶体在径向上与所述弧形板对应的位置处设置一个凸起，液体橡胶复合节点产生形变时所述橡胶体的凸起与弧形板相顶产生变刚度；或者止档刚度调节结构为：芯轴在径向上与所述弧形板对应的位置处设置一个凸起，液体橡胶复合节点产生形变时所述凸起处的橡胶体与弧形板相顶产生变刚度；还或者止档刚度调节结构为：在弧形板的内侧还设置凸块，且橡胶体在径向上与所述凸块对应的位置处也设置凸起，液体橡胶复合节点产生形变时所述凸块与所述的橡胶体的凸起相顶产生变刚度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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Effective date of registration: 20200604 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. |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20191122 |