CN112678011B - 转臂节点外套与芯轴间保持绝缘的方法与结构 - Google Patents

Abstract

一种转臂节点外套与芯轴间保持绝缘的方法与结构，在对装的两个硫化体的橡胶层设计一种橡胶自密封结构，在硫化体对装的过程中，两个硫化体的金属端面接触之前橡胶自密封结构提前闭合，实现组装过程中的自密封，防止异物、杂质进入内部空腔；组装后，自密封结构闭合，二次加工过程切削液无法进入内部空腔。通过自密封结构将转臂节点外套与芯轴间形成物理隔离，提高了转臂节点外套与芯轴的电绝缘性，且产品的电阻绝缘性可百分百保证。

Description

转臂节点外套与芯轴间保持绝缘的方法与结构

技术领域

本发明涉及一种转臂节点保持绝缘的方法与结构，具体涉及一种转臂节点外套与芯轴间保持绝缘的方法与结构。

背景技术

转臂节点安装于轴箱转臂之中，用于柔性连接及实现轴箱定位，为列车A类关键部件，其性能直接影响车辆运行稳定性和行车安全性，通常，当转臂节点纵向刚度和偏转刚度过大时，则会导致轴承容易磨损。为了降低转臂节点的纵向刚度和偏转刚度，避免其在正常工作状态下容易出现松动而导致轴向窜动，申请人将原整体式的转臂节点设计成通过两个硫化体对装到芯轴、且两个硫化体外套相连接的端面为三段式凹凸子口相配的台阶结构的方式来有效防止转臂节点在列车运行中出现轴向窜动，从而减少轮对与轨道的磨耗，提高轮对的使用寿命，同时通过径向和轴向双向预压缩，使得转臂节点在径向、轴向承载时，具有可调整余量，有效防止橡胶出现拉伸状态，从而提高产品疲劳性能。见申请人于2017年申请的系列专利：申请号2017114404945、名称“一种防止高速动车组转臂节点轴向窜动的转臂节点”，申请号201711440336X、名称“一种防止高速动车组转臂节点轴向窜动的方法”，申请号2017114404926、名称为“一种提高转臂节点径向轴向刚度性能的方法及转臂节点”，申请号2017114407799、名称为“一种转臂节点载荷的过载保护方法及转臂节点”，申请号2017114407784、名称为“一种提高高速动车组转臂节点抗疲劳性能的方法”。

上述方案虽然解决了转臂节点的疲劳和寿命问题，但还存在以下问题：1.在两个硫化体对装的过程中，容易有杂质、异物进入内部空腔，且在产品的二次加工过程容易残留切削液，这些都会影响产品电绝缘稳定性。而转臂节点的绝缘性不足导致列车运行过程中的静电、异常电压直接通过转臂节点向下传递，经过轴箱轴承，造成轴承电腐蚀等现象，影响列车轴箱轴承寿命；2. 冲击载荷下为硬接触，芯轴与外套之间无缓冲，在异常载荷下产品抗冲击能力不高，可能导致产品金属部件应力过大；3.硫化体组装后无法完全密封，内部空腔与外部处于联通状态，接缝部位容易产生腐蚀，金属部件局部腐蚀、金属橡胶粘接因腐蚀失效，导致产品寿命及可靠性降低；4.电绝缘性能需要进行100%检测，成本高。因此，申请人在上述方案的基础上提出了一种能够100%保持绝缘、抗冲击能力更强、具有自密封功能的方法与结构。

发明内容

本发明为解决前期产品中存在的电绝缘性不能得到保证且寿命及可靠性降低等问题，提出了一种转臂节点外套与芯轴间保持绝缘的方法与结构，利用橡胶自密封结构将转臂节点外套与芯轴之间完全物理隔离，保证外套与芯轴间的绝缘性。

本发明为解决上述问题所采用的技术手段为：一种转臂节点外套与芯轴间保持绝缘的方法，在对装的两个硫化体的橡胶层设计一种橡胶自密封结构，在硫化体对装的过程中，两个硫化体的金属端面接触之前橡胶自密封结构提前闭合，避免异物落入两个硫化体之间的空腔内。

进一步地，在对装的两个硫化体的橡胶层设计一种橡胶自密封结构是指将对装的两个硫化体中的至少一个硫化体的橡胶设计为超出端部金属面的方式，在对装过程中，使两个硫化体的橡胶先于其金属端部接触，关闭空腔。

进一步地，橡胶设计为超出端部金属面的方式是指将位于芯轴与外套之间的橡胶层沿外套位于芯轴侧的侧面一直延伸到两个外套相对接的端面处，并超出外套端面。

一种转臂节点外套与芯轴间保持绝缘的结构，硫化体包括通过橡胶将外套和内套硫化成整体的硫化体一和硫化体二，硫化体一和硫化体二通过芯轴对装成整体，其中硫化体一和硫化体二的对装面处各自设有橡胶自密封结构，在对装过程中橡胶自密封结构闭合，将外套与芯轴隔开。

进一步地，硫化体一和硫化体二中至少一个的橡胶自密封结构经外套位于芯轴的侧面处延伸至对装的端面处，并超出外套端面。

进一步地，硫化体一的外套对装处的端面为凸型，其橡胶自密封结构为：橡胶层将凸型位于芯轴侧的部分包裹在内，并将凸型位于芯轴侧的顶点包胶，对装面处的橡胶层为L型。

进一步地，硫化体二的外套对装处的端面为沿芯轴侧往外侧升高的台阶，其橡胶自密封结构为：橡胶层将外套位于芯轴侧的部分包裹在内，并延伸至外套对装的端面，在靠近芯轴处的端面上形成朝硫化体一突出的凸起。

进一步地，硫化体二外套的台阶包括三级，橡胶层将靠近芯轴处的一级台阶全部包裹在内。

进一步地，硫化体二橡胶层的凸起远离芯轴的一侧设有朝外套端面处的凹口，硫化体一和硫化体二对装后，硫化体一橡胶层的L型末端伸入到硫化体二橡胶层的凹口内。

进一步地，硫化体一橡胶层的L型朝向芯轴处的侧面为沿L型交点至末端处倾斜的斜面，硫化体二橡胶层的凸起远离芯轴处的侧面也为沿交点至末端处倾斜的斜面。

本发明的有益效果是：

1.本发明通过在两个对装的硫化体的对装面处设置橡胶自密封结构，实现组装过程中的自密封，防止异物、杂质进入内部空腔；组装后，自密封结构闭合，二次加工过程切削液无法进入内部空腔。

2.本发明通过自密封结构将转臂节点外套与芯轴间形成物理隔离，提高了转臂节点外套与芯轴的电绝缘性，且产品的电阻绝缘性可百分百保证。

3.本发明的硫化体在组装时，橡胶自密封结构提前接触，关闭空腔，避免后续铁丝进入，并采取配合设计，越压越紧，形成密封。

4.本发明的硫化体组装后，橡胶自密封结构通过轴向预压，形成密封，在径向方向形成缓和冲击保护结构，异常载荷下，芯轴与外套之间通过橡胶缓冲，避免金属部件应力集中，产品抗冲击能力显著提高。

5.本发明的硫化体组装后，橡胶自密封结构使得内部空腔与外部物理隔离，产品受载变形形成负压不会导致内部空腔的气体渗透，接缝部位不产生腐蚀，产品更稳定可靠。

附图说明

图1为实施例一组装后的转臂节点结构剖视示意图（其中芯轴未剖）；

图2为实施例一橡胶自密封结构剖视示意图；

图3为实施例一硫化体一结构剖视示意图；

图4为图3局部放大示意图；

图5为实施例一硫化体二结构剖视示意图；

图6为图5局部放大示意图；

图7为实施例一硫化体一处外套剖视后的半部分结构示意图；

图8为实施例一硫化体二处外套剖视后的半部分结构示意图；

图9为图4的橡胶层截面结构示意图；

图10为图5的橡胶层截面结构示意图；

图11为实施例二橡胶自密封结构示意图；

图12为实施例二硫化体一结构剖视示意图；

图13为图12局部放大示意图；

图14为实施例二硫化体二结构剖视示意图；

图15为图14局部放大示意图；

图16为实施例二另一结构的硫化体二局部放大示意图；

图中：1.芯轴，2.硫化体，21.橡胶自密封结构，22.外套，23.橡胶层，24.内套，3.硫化体一，31.凸型，32.L型，4.硫化体二，41.台阶，42.凸起，43.凹口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

实施例一

一种转臂节点外套与芯轴间保持绝缘的结构，本实施例为最佳实施例。如图1所示，转臂节点包括芯轴1和由左右两部分对装到芯轴1外形成整体的硫化体2，硫化体2在靠近芯轴1的对装接触面处设有一个环状的橡胶自密封结构21，在对装过程中，橡胶自密封结构21闭合，将橡胶自密封结构21的内外两侧分开，使之绝缘。如图3和图5所示，硫化体2对装的两部分分别为硫化体一3和硫化体二4，每段由内到外都包括内套24、橡胶层23和外套22，其中内套24和外套22通过橡胶层23硫化粘接成一个整体，且如图2、图4和图6所示，橡胶自密封结构21位于硫化体一3和硫化体二4的结构相互配合，在接触面对装后形成一个环状整体。

如图7所示，硫化体一3外套22对装的接触面处为凸型31，如图2、图3、图4和图9所示，硫化体一3处的橡胶自密封结构21为：橡胶层23对装的接触面处为L型32，L型32橡胶将外套22凸型31靠近芯轴1处的侧面全部包裹在内，同时如图4所示，L型32橡胶还对外套22凸型31的顶点A处包胶，使橡胶层23超出硫化体一3外套22与硫化体二4接触的端面处，从而在对装过程中，硫化体一3的橡胶层23能够先于外套22与硫化体二4接触，同时，在二次加工的过程中，橡胶层23能够阻挡切削液与异物等进入内部空腔。而且，L型32橡胶对顶点A处的包胶能够使橡胶与金属更好地结合在一起，避免二者间的剥离，当硫化体一3和硫化体二4对装到一起后，橡胶还能对顶点A处形成保护。

如图8所示，硫化体二4外套22对装的接触面处为三级台41状，沿芯轴1侧到最外侧方向高度依次增加。如图2、图5、图6和图10所示，硫化体二4处的橡胶自密封结构21为：橡胶层23绕过硫化体二4外套22靠近芯轴1的一级台阶41的侧面、延伸到其台阶41表面朝硫化体一3处伸出，形成一个凸起42，且如图5所示，凸起42朝硫化体一3伸出的高度大于外套22远离芯轴1侧最高一级台阶41的表面，使硫化体2的硫化体一3和硫化体二4在对装的过程中，硫化体一3的L型32橡胶与硫化体二4的橡胶凸起42先行接触，然后再硫化体一3与硫化体二4各自的外套22接触，橡胶自密封结构21闭合，彻底防止异物、杂质进入内部空腔。

如图6所示，硫化体二4的橡胶填充至外套22靠近芯轴1的一级台阶41与其相邻台阶41的连接面处，且凸起42与橡胶末端B处的中间具有开口朝硫化体一3方向的凹口43，凹口43至末端B处的橡胶端面与其相邻一级台阶41的表面平齐。在硫化体一3和硫化体二4对装时，硫化体一3的L型32橡胶端部贴在硫化体二4凸起42远离芯轴1的侧面落入凹口43内，且如图2所示，硫化体一3和硫化体二4贴合压紧后，凹口43内仍然留有一定多余的空间，使转臂节点受载橡胶受到挤压时可以朝凹口43内释放压力，避免橡胶过渡挤压而产生褶皱，延长转臂节点的使用寿命。

如图9所示，硫化体一3L型32橡胶在垂直方向与水平方向的两个表面都为斜面，如本实施例中，将L型32橡胶垂直方向表面面的斜度设为5^o，水平方向表面的斜度设为3 ^o。同样，如图10所示，硫化体二4橡胶凸起42上与L型32配合的两个面也设为斜面，如本实施例中，橡胶凸起42垂直方向表面的斜度也设为5^o，而水平方向表面的斜度设为1^o。且L型32与凸起42在两个方向上的倾斜方向一致，从图9和图10的方向来看，倾斜的方向为图中的左下方。通过将接触面设置成斜面，在对装的过程中，为L型32与凸起42之间的接触提供导向，使硫化体一3和硫化体二4容易配合形成整体，同时将L型32与凸起42在水平方向表面的斜度设置成不一样的角度，在硫化体一3和硫化体二4对装的过程中，凸起42的顶点D与L型32的顶点C接触后，随着硫化体一3和硫化体二4之间距离的缩小，凸起42和L型32之间沿径向方向挤压，在一定程度上实现转臂节点在径向上的预压缩。当然，L型32橡胶与橡胶凸起42表面的斜度不限于上述角度，可根据硫化体2及自密封结构21的尺寸进行调整。

实施例二

本实施例中，对橡胶自密封结构21进行了一些改变，如图11所示，硫化体一3结构同实施例一，硫化体二4橡胶层23的凸起42不再沿外套22靠芯轴1的一级台阶41延伸至与其相邻台阶41的连接面处，此时，对装完成后，硫化体一3L型32橡胶的末端直接与硫化体二4的外套22贴合。

实施例三

本实施例中，如图14和图15所示，降低了硫化体二4橡胶凸起42朝硫化体一3突出的高度，同时，如图12和图13所示，增加了硫化体一3L型32橡胶朝硫化体二4方向的高度，使硫化体2在对装的过程中，橡胶层23依然能够先于外套22相接触，对装完成后，形成密封，将外套22与内套24隔开形成绝缘。也可以如图16所示，硫化体二4的橡胶不需要延伸至两级台阶41的连接处。

此外还可以对密封结构21进行其他改变，如采用其他材质，其他成型方式等。只需保证在对装的过程中，橡胶自密封结构能够先接触，阻挡异物、杂质等进入内部空腔内，对装完成后，橡胶自密封结构21连接成环状整体，将外套22和芯轴1隔开即可。

从上述实施例可以看出，本发明还涉及一种转臂节点外套与芯轴间保持绝缘的方法，在对装的两个硫化体2（硫化体一2和硫化体二3）的接触面处设计成一种橡胶自密封结构21，将硫化体一2和硫化体二3最少一个的接触面处的橡胶层23超出其外套22的端面高度，使硫化体一2和硫化体二3在对装时，橡胶层23能够先行接触，避免异物杂质等落入内部空腔或夹在外套22的连接处，且对装完成后，橡胶自密封结构21形成完整的封闭环，将外套22与芯轴1之间完全隔开，形成绝缘。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化或变换，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的保护范围，本发明的保护范围应该由各权利要求限定。

Claims (10)

1.一种转臂节点外套与芯轴间保持绝缘的方法，其特征在于：在对装的两个硫化体（2）的橡胶层（23）设计一种橡胶自密封结构（21），在硫化体（2）对装的过程中，两个硫化体（2）的金属端面接触之前橡胶自密封结构（21）提前闭合，避免异物落入两个硫化体（23）之间的空腔内；

在对装的两个硫化体（2）的橡胶层（23）设计一种橡胶自密封结构（21）是指将对装的两个硫化体（2）中的至少一个硫化体（2）的橡胶设计为超出端部金属面的方式，在对装过程中，使两个硫化体（2）的橡胶先于其金属端部接触，关闭空腔；

橡胶设计为超出端部金属面的方式是指将位于芯轴（1）与外套（22）之间的橡胶层（23）沿外套（22）位于芯轴（1）侧的侧面一直延伸到两个外套（22）相对接的端面处，并超出外套（22）端面。

2.一种转臂节点外套与芯轴间保持绝缘的结构，其特征在于：硫化体（2）包括通过橡胶将外套（22）和内套（24）硫化成整体的硫化体一（3）和硫化体二（4），硫化体一（3）和硫化体二（4）通过芯轴（1）对装成整体，其中硫化体一（3）和硫化体二（4）的对装面处各自设有橡胶自密封结构（21），在对装过程中橡胶自密封结构（21）闭合，将外套（22）与芯轴（1）隔开；

硫化体一（3）和硫化体二（4）中至少一个的橡胶自密封结构（21）经外套（22）位于芯轴（1）的侧面处延伸至对装的端面处，并超出外套（22）端面。

3.如权利要求2所述的转臂节点外套与芯轴间保持绝缘的结构，其特征在于：橡胶自密封结构（21）位于硫化体一（3）和硫化体二（4）的结构相互配合，在接触面对装后形成一个环状整体。

4.如权利要求2所述的转臂节点外套与芯轴间保持绝缘的结构，其特征在于：硫化体一（3）的外套（22）对装处的端面为凸型（31），其橡胶自密封结构（21）为：橡胶层（23）将凸型（31）位于芯轴（1）侧的部分包裹在内，并将凸型（31）位于芯轴（1）侧的顶点包胶，对装面处的橡胶层（23）为L型（32）。

5.如权利要求4所述的转臂节点外套与芯轴间保持绝缘的结构，其特征在于：硫化体二（4）的外套（22）对装处的端面为沿芯轴（1）侧往外侧升高的台阶（41），其橡胶自密封结构（21）为：橡胶层（23）将外套（22）位于芯轴（1）侧的部分包裹在内，并延伸至外套（22）对装的端面，在靠近芯轴（1）处的端面上形成朝硫化体一（3）突出的凸起（42）。

6.如权利要求5所述的转臂节点外套与芯轴间保持绝缘的结构，其特征在于：硫化体二（4）外套（22）的台阶（41）包括三级，橡胶层（23）将靠近芯轴（1）处的一级台阶（41）全部包裹在内。

7.如权利要求5所述的转臂节点外套与芯轴间保持绝缘的结构，其特征在于：硫化体二（4）橡胶层（23）的凸起（42）远离芯轴（1）的一侧设有朝外套（22）端面处的凹口（43），硫化体一（3）和硫化体二（4）对装后，硫化体一（3）橡胶层（23）的L型（32）末端伸入到硫化体二（4）橡胶层（23）的凹口（43）内。

8.如权利要求7所述的转臂节点外套与芯轴间保持绝缘的结构，其特征在于：硫化体一（3）和硫化体二（4）贴合压紧后，凹口（43）内仍然留有空间。

9.如权利要求5所述的转臂节点外套与芯轴间保持绝缘的结构，其特征在于：硫化体一（3）橡胶层（23）的L型（32）朝向芯轴（1）处的侧面为沿L型（32）交点至末端处倾斜的斜面，硫化体二（4）橡胶层（23）的凸起（42）远离芯轴（1）处的侧面也为沿交点至末端处倾斜的斜面。

10.如权利要求5所述的转臂节点外套与芯轴间保持绝缘的结构，其特征在于：L型（32）橡胶垂直方向表面面的斜度设为5^o，水平方向表面的斜度设为3 ^o；橡胶凸起（42）垂直方向表面的斜度设为5^o，水平方向表面的斜度设为1^o。

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