CN110735881A - 液体复合弹簧的刚度调节方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液体复合弹簧的刚度调节方法，包括：步骤一，制备液体复合弹簧的通用的外套，以及若干不同类型的芯轴，不同类型的所述芯轴内设置不同类型的阻尼流道；步骤二，根据实际频率工况的要求，选取相应类型芯轴，以适应相应的刚度；将选取的芯轴组装在所述外套内，并在所述外套内安装金属橡胶主簧，金属橡胶主簧的上方分隔出上液体腔室，下方分隔出下液体腔室；其中，芯轴的阻尼流道连通所述上液体腔室和所述下液体腔室；步骤三，向上液体腔室和下液体腔室内充满液体，并在外套的下端通过密封件密封。本发明能够根据不同的频率工况调节刚度。

Description

液体复合弹簧的刚度调节方法
技术领域
本发明涉及一种用于车辆、尤其是轨道车辆的液体复合弹簧的刚度调节方法。
背景技术
车辆在轨道上行驶时，伴随产生复杂的振动现象，因此铁路车辆上安装衰减机械振动的弹簧装置是必不可少的。传统的橡胶锥形弹簧容易获得垂向、横向和纵向不同的刚度值，具有较好的非线性特点，因此更能够满足一般轴箱悬挂要求。但是由于橡胶材料的局限性，橡胶锥形弹簧随着频率的增加动刚度下降，出现高频动态软化的现象；同时橡胶材料的阻尼较小，对振动能量的耗散能力有限。
液体复合弹簧相比于橡胶材质能够避免上述问题，但是液体复合弹簧的成本相比于橡胶材质较高，制备多个适用不同频率工况的液体复合弹簧相对于橡胶材质会增加投入成本。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种液体复合弹簧的刚度调节方法，能够根据不同的频率工况调节刚度。
本发明提出了一种液体复合弹簧的刚度调节方法，包括：
液体复合弹簧的刚度调节方法，其特征在于，包括：
步骤一，制备通用的液体复合弹簧的外套，以及若干不同类型的芯轴，不同类型的所述芯轴内设置不同类型的阻尼流道；
步骤二，根据实际频率工况的要求，选取相应类型芯轴，以适应相应的刚度；将选取的芯轴组装在所述外套内，并在所述外套内安装金属橡胶主簧，金属橡胶主簧的上方分隔出上液体腔室，下方分隔出下液体腔室；其中，芯轴的阻尼流道连通所述上液体腔室和所述下液体腔室；
步骤三，向上液体腔室和下液体腔室内充满液体，并在外套的下端通过密封件密封。
本发明的进一步改进在于，安装金属橡胶主簧时，从芯轴开始由内向外依次硫化多层橡胶体，每层橡胶体之间设置环形的隔板，并将最外层的橡胶体连接所述外套的内壁上。
本发明的进一步改进在于，所述阻尼流道构造成能够在所述上液体腔室和所述下液体腔室之间流通液体，并在流动过程中产生一定的阻尼力。
本发明的进一步改进在于，不同类型的阻尼流道具有不同的尺寸和不同的结构；并且不同类型的阻尼流道内的阻尼流道的长径比不同。
本发明的进一步改进在于，所有制备的所述芯轴内的阻尼流道之间的长径比以5为公差设置在12～110范围内。
本发明的进一步改进在于，根据实际频率工况的要求，选取相应类型的芯轴；在低频工况下选用长径比大于26的阻尼流道的芯轴，在高频工况下选用长径比小于26的阻尼流道的芯轴。
本发明的进一步改进在于，所述阻尼流道呈螺旋型设置在所述芯轴内；
并且，所述阻尼流道的上端开口沿轴向设置在芯轴的顶端，并与所述上液体腔室相连通；所述阻尼流道的下端开口沿径向设置在所述芯轴的下部，并与所述下液体腔室相连通。
本发明的进一步改进在于，所述芯轴包括芯轴内芯和套接在所述芯轴内芯外的芯轴外壳；芯轴内芯的外壁上开设螺旋型的槽道，在芯轴内芯与芯轴外壳组装在一起时，所述槽道形成阻尼流道的主体。
本发明的进一步改进在于，所述芯轴外壳上设置有沿径向的通孔，所述通孔连通所述槽道和所述下液体腔室，形成所述阻尼流道的下端开口。
本发明的进一步改进在于，所述密封件采用柔性的材质。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明所述的液体复合弹簧的刚度调节方法，能够根据实际的频率的需要调节液体复合弹簧的刚度，使液体复合弹簧能够满足车辆在行驶过程中产生的各种频率的振动。本发明的方法，通过制备不同类型的芯轴来满足不同需要的刚度，在调节刚度时，只需要更换芯轴就能够完成，从而实现芯轴的快速置换和液体复合弹簧刚度调节。
在本发明所述的液体复合弹簧的刚度调节方法中，上液体腔室和下液体腔室之间通过芯轴的阻尼流道相连通，液体能够通过流道体在上液体腔室和下液体腔室之间流动，从而增强了减振的效果，通过改变流道体的类型或尺寸能够改变液体复合弹簧整体的刚度。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施方案的液体复合弹簧的结构示意图；
图2是根据本发明的一个实施方案的芯轴内芯的立体结构示意图；
图3是根据本发明的一个实施方案的芯轴内芯的剖面结构示意图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
在附图中各附图标记的含义如下：1、芯轴，2、外套，3、上液体腔室，4、下液体腔室，11、阻尼流道，12、芯轴内芯，13、芯轴外壳，21、外套主体，22、密封件，23、金属橡胶主簧，24、金属环，25、凹槽，26、橡胶垫，27、凸起结构，31、橡胶体。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例的液体复合弹簧的刚度调节方法。根据本发明的液体复合弹簧的刚度调节方法，尤其能够根据不同的频率工况调节刚度。
如图1所示的液体复合弹簧的刚度调节方法，其包括如下步骤：
步骤一，制备液体复合弹簧的外套2，外套2具有通用性，不同的液体复合弹簧的外套2是相同的。并且制备若干不同类型的芯轴1，不同类型的芯轴1内设置不同类型的阻尼流道11。
步骤二，根据实际频率工况的要求，选取相应类型的芯轴1。将选取的芯轴1组装在所述外套2内，并在所述外套2内安装金属橡胶主簧，金属橡胶主簧的上方分隔出上液体腔室3，下方分隔出下液体腔室4；其中，芯轴1的阻尼流道11连通所述上液体腔室3和所述下液体腔室4。
步骤三，向上液体腔室3和下液体腔室4内充满液体，并在外套2的下端通过密封件22密封。在外套2的下端通过密封件22密封。其中，密封件22为柔性的密封件22。结构受整体振动载荷时，在液体复合弹簧的上液体腔室3和下液体腔室4之间流通流体，并且在流体流动时产生一定的阻尼力。选取不同的阻尼流道11的芯轴1以适应相应的刚度，这样，改变阻尼流道11的的类型能够改变液体复合弹簧整体的刚度。
在根据本实施例所述的方法中，上液体腔室3和下液体腔室4之间通过阻尼流道11相连通，液体能够通过阻尼流道11在上液体腔室3和下液体腔室4之间流动，从而增强了减振的效果。通过改变芯轴1的类型能够改变液体复合弹簧整体的刚度。本实施例通过制备不同类型的芯轴1来满足不同需求的刚度，在调节刚度时，只需要更换芯轴1就能够完成，从而实现芯轴1的快速置换和液体复合弹簧刚度调节。
在一个实施例中，安装金属橡胶主簧时，从芯轴1开始由内向外依次硫化多层橡胶体，每层橡胶体之间设置环形的隔板，并将最外层的橡胶体连接所述外套2的内壁上。这样，橡胶体和隔板硫化成一个整体。
在根据本实施例所述的方法中，位于内部的隔板的长度较长，位于外部的隔板的长度较短，隔板的上端均连接所述上液体腔室3，其水平高度相对接近。下液体腔室4的上部设置为阶梯状的结构，靠内的位置较低。这样，在芯轴1上下移动时，带动橡胶体和密封件22发生形变，从而使所述隔板上下移动。
在一个实施例中，阻尼流道11设置在芯轴1内的中部，阻尼流道11的上端连通上液体腔室3，下端连通下液体腔室4。这样，上液体腔室3和下液体腔室4之间通过阻尼流道11连通，并且上液体腔室3和下液体腔室4内的液体能够通过阻尼流道11相互流通。在流动过程中阻尼流道11会为液体产生一定的阻尼力。
在使用根据本实施例所述的方法时，上液体腔室3和下液体腔室4通过阻尼流道11相连通，在本实施例所述液体复合弹簧受到垂向载荷时下液体腔室4液体通过阻尼流道11进入或流出到上液体腔室3，形成阻尼力，从而减少冲击，提高减振效果。
在一个实施例中，在步骤一中，制备若干不同类型的芯轴1，不同类型的芯轴1设置不同类型的阻尼流道11，以适应不同的刚度。不同类型的阻尼流道11具有不同的尺寸，如不同的宽度、长度，或具有不同的形状、结构。阻尼流道11优选为筒形结构，也可以是锥形、环柱形等其他能够连通上液体腔室3和下液体腔室4的结构。并且不同类型的阻尼流道11的长径比不同。
在一个优选的实施例中，不同类型阻尼流道11以所述长径比之间的公差为5，并且长径比设置在12～110的范围内。例如，芯轴1的类型的数量为20个，其阻尼流道11长径比之间的公差为5，长径比最小的为15。那么，制备的芯轴1中的阻尼流道11的长径比分别为15、20、25、30……100、105、110。
在根据本实施例所述的方法中，不同类型的阻尼流道11，具有不同长径比。长径比较大的阻尼流道11，用于要求的刚度较小的液体复合弹簧，适合振动频率较小的情况。长径比较大的流阻尼流道11，用于要求的刚度较大的液体复合弹簧，适合振动频率较大的情况。
在一个实施例中，在步骤一中，根据实际频率工况的要求，选取相应类型和数量的芯轴1。在低频工况下，如振动频率小于15Hz时，选用阻尼流道11的长径比大于26的芯轴1；在高频工况下，如振动频率大于15Hz时，选用阻尼流道11的长径比小于26的芯轴1。
在一个实施例中，如图2和图3所示，所述阻尼流道11呈螺旋型设置在所述芯轴1内。通过螺旋型结构设置阻尼流道11，增加了阻尼流道11的沿程长度，从而增强了阻尼效果。所述阻尼流道11的上端开口沿轴向设置在芯轴1的顶端，并与所述上液体腔室3相连通；所述阻尼流道11的下端开口沿径向设置在所述芯轴1的下部，并与所述下液体腔室4相连通。
在一个优选的实施例中，所述芯轴1包括两部分，分别为芯轴内芯12和芯轴外壳13。芯轴内芯12为圆柱形结构，芯轴外壳13优选为圆锥形的结构，中部设置与芯轴内芯12形状相匹配的空心。芯轴外壳13套在芯轴内芯12的外部。在本实施例中，所述芯轴内芯12的外壁上设置有螺旋型的槽道，形成所述阻尼流道11的主体。所述芯轴外壳13上设置有沿径向的通孔，所述通孔连通所述槽道和所述下液体腔室4，形成所述阻尼流道11的下端开口。
在根据本实施例所述的液体复合弹簧中，芯轴1设置芯轴内芯12和芯轴外壳13，通过两部分组合的方式，便于加工螺旋型阻尼流道11。在芯轴内芯12的外壁上加工阻尼流道11，再组装到芯轴外壳13内，这样便于加工。
在一个实施例中，所述芯轴外壳13的上部和下部分别设置有沿径向的通孔，所述芯轴外壳13的上部的所述通孔连通所述槽道和所述上液体腔室3，形成所述阻尼流道11的上端开口；所述芯轴外壳13的下部的所述通孔连通所述槽道和所述下液体腔室4，形成阻尼流道11的下端开口。
在制作根据本实施例所述方法中的芯轴1时，可以进行螺旋流道的截面积大小、螺距以及流道数量的调整以实现动态性能(动刚度、阻尼)的变化。在不同的动态性能要求下，可以通过计算来得到流道的尺寸、条数等参数，以实现流道的快速置换。
在一个优选的实施例中，在安装密封件22时，所述密封件22的外侧边缘设置有金属环24，所述外套主体21的底部内侧设置有与所述金属环24配合的凹槽25。所述凹槽25为环形的凹槽，将金属环24放置在所述凹槽25内。这样，金属环24、密封件22通过螺栓连接所述外套主体21。优选地，所述金属环24与所述凹槽25连接时添加橡胶垫26。
在根据本实施例所述的液体复合弹簧中，所述密封件22的外侧边缘设置有金属环24。由于所述密封件22采用柔性材质，通过金属环24能够更加稳固地与所述外套主体21相连。所述外套主体21上设置有凹槽25，用于限定金属环24的位置，使螺孔对应，从而便于拆装。通过所述橡胶垫26增强密封性，以增强下液体腔室4整体的密封性。
在一个实施例中，所述密封件22的内侧设置有凸起结构27，所述凸起结构27固定在所述芯轴1的内部。在本实施例中，所述芯轴1上设置有台阶结构，所述台阶结构上设置有与所述凸起结构27相配合的卡槽，凸起结构27卡接在所述卡槽内。所述台阶结构的下方设置有金属垫片，所述金属垫片设置在凸起结构27的另一端，从而将凸起结构27固定。
在根据本实施例所述的液体复合弹簧中，密封件22通过凸起结构27能够卡接在芯轴1的内部，从而使密封件22与芯轴1稳固地连接，并且增强了密封性。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种液体复合弹簧的刚度调节方法，其特征在于，包括：
步骤一，制备液体复合弹簧的通用的外套，以及若干不同类型的芯轴，不同类型的所述芯轴内设置不同类型的阻尼流道；
步骤二，根据实际频率工况的要求，选取相应类型芯轴，以适应相应的刚度；将选取的芯轴组装在所述外套内，并在所述外套内安装金属橡胶主簧，金属橡胶主簧的上方分隔出上液体腔室，下方分隔出下液体腔室；其中，芯轴的阻尼流道连通所述上液体腔室和所述下液体腔室；
步骤三，向上液体腔室和下液体腔室内充满液体，并在外套的下端通过密封件密封。
2.根据权利要求1所述的液体复合弹簧的刚度调节方法，其特征在于，安装金属橡胶主簧时，从芯轴开始由内向外依次硫化多层橡胶体，每层橡胶体之间设置环形的隔板，并将最外层的橡胶体连接所述外套的内壁上。
3.根据权利要求2所述的液体复合弹簧的刚度调节方法，其特征在于，所述阻尼流道构造成能够在所述上液体腔室和所述下液体腔室之间流通液体，并在流动过程中产生一定的阻尼力。
4.根据权利要求3所述的液体复合弹簧的刚度调节方法，其特征在于，不同类型的阻尼流道具有不同的长度和横截面积；并且不同类型的阻尼流道的长径比不同。
5.根据权利要求4所述的液体复合弹簧的刚度调节方法，其特征在于，所有制备的所述芯轴内的阻尼流道之间的长径比以5为公差设置在12～110范围内。
6.根据权利要求5所述的液体复合弹簧的刚度调节方法，其特征在于，根据实际频率工况的要求，选取相应类型的芯轴；在低频工况下选用长径比大于26的阻尼流道的芯轴，在高频工况下选用长径比小于26的阻尼流道的芯轴。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的液体复合弹簧，其特征在于，所述阻尼流道呈螺旋型设置在所述芯轴内；
并且，所述阻尼流道的上端开口沿轴向设置在芯轴的顶端，并与所述上液体腔室相连通；所述阻尼流道的下端开口沿径向设置在所述芯轴的下部，并与所述下液体腔室相连通。
8.根据权利要求7所述的液体复合弹簧，其特征在于，所述芯轴包括芯轴内芯和套接在所述芯轴内芯外的芯轴外壳；芯轴内芯的外壁上开设螺旋型的槽道，在芯轴内芯与芯轴外壳组装在一起时，所述槽道形成阻尼流道的主体。
9.根据权利要求8所述的液体复合弹簧，其特征在于，所述芯轴外壳上设置有沿径向的通孔，所述通孔连通所述槽道和所述下液体腔室，形成所述阻尼流道的下端开口。
10.根据权利要求9所述的液体复合弹簧的刚度调节方法，其特征在于，所述密封件采用柔性的材质。
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