CN113246374B - 一种平衡两瓣式球铰两端硫化密度的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平衡两瓣式球铰两端硫化密度的方法及装置，其装置包括夹台，受夹台控制的用于对两瓣式球铰的球铰空腔的B端进行密封的密压盘B,密压盘B上有多个等弧长设置的排气孔，还包括设置在密压盘B外的气压罩，气压罩上设有高压输气管，所述气压罩能够扣压在密压盘B的外侧，在密压盘B与气压罩之间形成密封的气压空间；所述排气孔外设有与排气孔相通的用于暂存挤出熔胶的容胶空间，当气压空间加压时，能够将容胶空间的挤出熔胶沿排气孔回压进B端的球铰空腔。通过将B端挤出胶进行回压，球铰空腔B端的容胶量得到补偿，使球铰空腔A、B两端的橡胶密度相等或相接近，避免B端橡胶密度偏低而易于开裂导致缩短产品使用寿命的问题。

Description

一种平衡两瓣式球铰两端硫化密度的方法及装置

技术领域

本发明涉及球铰硫化，具体涉及一种平衡两瓣式球铰两端硫化密度的方法及装置，属于金属硫化技术领域。

背景技术

一种用于列车转向架铰接装置上的球铰，其具有球形芯轴和位于球形芯轴外的金属外套，在外套内壁与球形芯轴的球形外周之间是经硫化形成的橡胶层。所述的外套为左、右两瓣式，分为左外套和右外套。

橡胶层的硫化工艺是将球形芯轴及球形芯轴外的左外套和右外套固定在夹具上，在左外套和右外套之间放置环形镶块，环形镶块的内环面与芯轴外周之间具有过胶间隙，这个过胶间隙远小于左外套和右外套与芯轴之间的间隙。然后在155℃左右温度下从一端将融化的橡胶注入到球形芯轴与金属外套之间的空腔中。

注胶时，橡胶从注入端逐渐向另一端推进填充。由于橡胶的流动粘性和橡胶与金属的粘接特性，推进填充过程呈压力递减，尤其是推进填充经过环形镶块的内环面与芯轴外周之间狭窄的过胶间隙时，压力损失大增，测试压力损失高达53%，导致注入端外套内的橡胶密度大于另一端外套内的橡胶密度。在实际应用过程中，橡胶密度小的一端总是容易开裂，缩短了产品的使用寿命。

为解决上述问题，业内曾做过多种改进，这其中就包括采取两端同时相对注胶的方式，但由于注胶时难以精准的实现同步、等量控制，依然存在两端橡胶密度不一致的问题。而且还容易在相对注胶的结合部形成气隙。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：从球铰一端注胶完成硫化，导致球铰另一端的橡胶密度不足而容易开裂的问题。

针对上述问题，本发明提出的技术方案是：

一种平衡两瓣式球铰两端硫化密度的方法，是从球铰空腔的A端端部多点注入熔胶，使熔胶逐渐由球铰空腔的A端端部向B端推进填充，至B端填满并从B端端部多点设置的排气孔挤出，停止A端注胶并阻止A端球铰空腔内的熔胶沿注胶管回流，将各排气孔挤出的熔胶原路回压进B端，使B端熔胶密度与A端熔胶密度相等。

如上所述方法，是在球铰空腔的B端端部外设置能够密闭加压的气压空间。

如上所述方法，是在各排气孔外设置与排气孔连通的容胶孔并通过试验确定容胶孔的容积，使从排气孔挤出的熔胶暂存于容胶孔内；容胶孔的外端口位于气压空间内；所述通过试验确定容胶孔的容积包括如下步骤：

一、设置容胶孔并确定容胶孔的最大孔径：用于后期在孔径不变的情况下，通过调节容胶孔深度来调整容胶孔的容积；

二、确定熔胶回压量：

1）从球铰空腔的A端注胶，至B端排气孔挤出熔胶并使挤出的熔胶将容胶孔填满；

2）停止A端注胶并阻止A端熔胶回流，将容胶孔内的熔胶再经排气孔回压进B端，当B端熔胶密度与A端熔胶密度相等时，测量容胶孔内熔胶的回退深度即确定熔胶回压量；

三、确定熔胶挤出量：根据步骤二确定的熔胶回压量，确定后续生产中熔胶的挤出量，使熔胶的挤出量大于熔胶回压量；

熔胶挤出量务必大于熔胶回压量，因为前端熔胶挤出后，橡胶中可能会有气泡等问题，非均匀密度分布。试验和应用时，含气泡的前段熔胶将被抹掉；

四、确定容胶孔的容积：即保持孔径不变，根据熔胶的回压量确定容胶孔的深度，使容胶孔的容积足以容纳按熔胶回压量存留的挤出的熔胶。

如上所述方法，步骤一所述确定容胶孔的最大孔径，是保证从排气孔挤入容胶孔的熔胶能够填实所在的容胶孔空间。

如上所述方法，步骤二的2中所述B端熔胶密度与A端熔胶密度相等，是试制一个球铰样品，在球铰样品的A端外套A和B端外套B相对应的位置分别设置压力传感器A和压力传感器B；当A端注胶时，记录压力传感器A显示的最大值，当B端回胶时，使压力传感器B显示的最大值与压力传感器A显示的最大值相等。

如上所述方法，是获取气压空间需要的压强参数和加压所述的时间参数：即当气压空间的气压将容胶孔内熔胶压入B端的球铰空腔时气压空间具有的压强和加压所需的时间。

如上所述方法，实际应用时包括如下步骤：

一、从A端端部向球铰空腔内多点注入熔胶，使熔胶逐渐由球铰空腔的A端端部向B端端部推进填充，至从B端端部各排气孔挤出并填入与各排气孔连通的容胶孔，当所有容胶孔填满不含气泡的密实熔胶后，停止注胶并阻止熔胶沿注胶管路回流；

二、去掉容胶孔外挤出溶胶的前段；

三、封闭气压空间；

四、向气压空间充气加压，根据获取的压强参数调节气压空间的压强，并根据获取的时间参数使气压空间的压强维持相应的时间。

一种平衡两瓣式球铰两端硫化密度的装置，包括夹台，受夹台控制的用于对两瓣式球铰的球铰空腔的B端进行密封的密压盘B, 密压盘B上有多个等弧长设置的排气孔，还包括设置在密压盘B外的气压罩，气压罩上设有高压输气管，所述气压罩能够扣压在密压盘B的外侧，在密压盘B与气压罩之间形成密封的气压空间；所述排气孔外设有与排气孔相通的用于暂存挤出熔胶的容胶空间，当气压空间加压时，能够将容胶空间的挤出熔胶沿排气孔回压进B端的球铰空腔。

进一步地，所述容胶空间为开设在密压盘B上的容胶孔，容胶孔的外端口位于密压盘B上被气压罩扣压的范围内；容胶孔的孔径大于通气孔的孔径。

进一步地，所述气压罩为圆桶形，其桶口端面设有用于密封的O形圈，其桶底端面与推进机构连接。

有益效果：通过将B端挤出胶进行回压，球铰空腔B端的容胶量得到补偿，使球铰空腔A、B两端的橡胶密度相等或相接近，避免B端易于开裂导致缩短产品使用寿命的问题。同时，通过前期确定容胶孔容积（实际就是确定球铰空腔B端的挤出量或向球铰空腔B端回压的回压量），以及获取气压空腔加压所需的压强参数和加压所需的时间参数，到实际应用时的操作就已经非常简单。由于B端挤出熔胶被回压，不必考虑溢胶的收集处理，使球铰空腔的B端外的夹台及其夹具无余胶粘附，保持夹台清洁。

附图说明

图1为所述两瓣式球铰的剖视示意图；

图2为所述平衡两瓣式球铰两端硫化密度的装置剖视示意图；

图3为所述密压盘A的俯视示意图；

图4为所述密压盘B的俯视示意图；

图5为所述两瓣式球铰夹装在夹台上的剖视示意图；

图6为所述两瓣式球铰夹装在夹台上实施注胶时的剖视示意图；

图7为所述两瓣式球铰夹装在夹台上实施气压回胶时的剖视示意图；图中气压罩内箭头所示方向为气压方向。

图8为所述容胶孔的剖视示意图。

图中：1、夹台；2、夹块；3、密压盘A；4、密压盘B；5、芯轴孔；6、注胶管；7、排气孔；8、容胶孔；801、锥形段；9、环形镶块；10、气压罩；11、气压空间；12、高压输气管；13、O形圈；14、推进机构；15、球铰；151、芯轴；152、球形部；153、外套A；154、外套B；155、球铰空腔；156、过胶间隙；16、熔胶。

具体实施方式

下结合实施例和附图对本发明做进一步的描述：

如图1所示，本发明针对的是两瓣式球铰15硫化时因两端熔胶16压力差异导致两端橡胶密度存在差异的问题，为便于表述和理解，将两瓣式球铰15的两端分别称为A端和B端。两瓣式球铰15具有芯轴151，芯轴151的中部为向外呈球形膨出的球形部152，在球形部152外周的A端和B端，分别设有金属的外套A153和外套B154，外套A153的内壁和外套B154的内壁与球形部152外周之间有间隙。作为两瓣式球铰15成品，外套A153的内壁和外套B154的内壁与芯轴的球形部152的外周之间的间隙中是经过硫化形成的橡胶层，在外套A153和外套B154的外周有将外套A153和外套B154紧固连接的球形壳体。

如图1——6所示，一种平衡两瓣式球铰两端硫化密度的装置，包括夹台1，用于对两瓣式球铰的A、B两端进行夹持固定和球铰空腔155的A端和B端进行密封的密压盘A3和密压盘B4；密压盘A3和密压盘B4的中心均有芯轴孔5，密压盘A3上有多个等弧长设置的注胶管6，密压盘B4上有多个等弧长设置的排气孔7；夹台1上设有两个能够沿相同方向滑移的夹块2。上夹时，密压盘A3和密压盘B4分别夹住芯轴的球形部152的A端和B端，所述的外套A153和外套B154也夹在密压盘A3和密压盘B4之间。在上夹时，外套A153和外套B154之间放置有环形镶块9，环形镶块9的内环面与芯轴的球形部152外周之间具有过胶间隙156。这样，外套A153的内壁和外套B154的内壁与芯轴151的球形部152的外周之间的间隙以及所述过胶间隙156形成球铰空腔155。我们所述的硫化，就是在155℃左右的环境温度下向球铰空腔155注入熔胶16，待冷却后在球铰空腔155中形成两瓣式球铰的橡胶层。

上述装置还包括设置在密压盘B4外的气压罩10，气压罩10上设有高压输气管12，所述气压罩10能够扣压在密压盘B4的外侧，在密压盘B4与气压罩10之间形成密封的气压空间11；所述排气孔7外设有与排气孔7相通的用于暂存挤出熔胶16的容胶空间，当气压空间11加压时，能够将容胶空间的挤出熔胶16沿排气孔7回压进B端的球铰空腔155。这样，就能够对容胶空间的B端进行熔胶16补偿，使容胶空间的B端的密度与容胶空间的A端的密度相等或接近，解决了B端橡胶层易于开裂，缩短而缩短产品使用寿命的问题。

所述容胶空间为开设在密压盘B4上的容胶孔8，容胶孔8的外端口位于密压盘B4上被气压罩10扣压的范围内；容胶孔8的孔径大于排气孔7的孔径。这样设置，就是要将B端排气孔7挤出的熔胶16暂存，且要保证容胶孔8的容积能存储足够量的挤出熔胶16，使其足以补偿B端球铰空腔155内熔胶16与A端球铰空腔155内熔胶16的量差。

如图7所示，所述气压罩10为圆桶形，其罩口端面设有用于密封的O形圈13，其桶底端面与推进机构14连接。作为优选，所述推进机构为推进缸（电缸或气缸）。注胶时，气压罩10与密压盘B4保持间距，使排气孔7能够排气和向容胶孔8挤出熔胶16。当容胶孔8有足够量的熔胶16后，推进缸向密压盘B4推动气压罩10，使气压罩10罩口端面的O形圈13紧压在容胶孔8外周的密压盘B4上。这样就在密压盘B4与气压罩10之间形成密封的气压空间11。

如图1—7所示，一种平衡两瓣式球铰两端硫化密度的方法，是从球铰空腔155的A端部多点注入熔胶16，使熔胶16逐渐由球铰空腔155的A端端部向B端推进填充，至B端填满并从B端端部多点设置的排气孔7挤出；其与现有技术不同的做法是：停止A端注胶并阻止A端球铰空腔155内的熔胶16回流或外溢，将各排气孔7挤出的熔胶16原路回压进B端，使B端熔胶16密度与A端熔胶16密度相等。

如上所述方法，是在球铰空腔155的B端端部外设置能够密闭加压的气压空间11，采用对气压空间11加压的方式将挤出的熔胶16回压。

进一步，在各排气孔7外设置与排气孔7连通的容胶孔8并通过试验确定容胶孔8的容积，使从排气孔7挤出的熔胶16暂存于容胶孔8内；容胶孔8的外端口位于气压空间11内；所述通过试验确定容胶孔8的容积包括如下步骤：

一、设置容胶孔8并确定容胶孔8的最大孔径：便于后期在孔径不变的情况下，通过调节容胶孔8深度来调整容胶孔8的容积；

二、确定熔胶16回压量：

1）从球铰空腔155的A端注胶，至B端排气孔7挤出熔胶16并使挤出的熔胶16将容胶孔8填满；

2）停止A端注胶并阻止A端熔胶16回流，将容胶孔8内的熔胶16再经排气孔7回压进B端，当B端熔胶16密度与A端熔胶16密度相等时，测量容胶孔8内熔胶16的回退深度即确定熔胶16回压量；

三、确定熔胶16挤出量：根据步骤二确定的熔胶16回压量，确定后续生产中熔胶16的挤出量，使熔胶16的挤出量大于熔胶16回压量；

熔胶挤出量务必大于熔胶回压量，因为前端熔胶挤出后，橡胶中可能会有气泡等问题，非均匀密度分布。应用时，含气泡的前端熔胶被抹掉；

四、确定容胶孔8的容积：即保持孔径不变，根据熔胶16挤出量确定容胶孔8的深度，使容胶孔8的容积足以容纳按熔胶16的回压量存留的挤出的熔胶16。

如上方法中步骤一所述确定容胶孔8的最大孔径，是保证从排气孔7挤入容胶孔8的熔胶16能够填实所在的容胶孔8空间。这是因为生产时，一般都是将球铰的B端朝下A端朝上，这样便于熔胶16由上向下注胶。但是球铰B端朝下时，容胶孔8就朝下，如果容胶孔8的孔径过大，熔胶16经排气孔7挤入容胶孔8时，填充到容胶孔8中就会形成气隙。如果容胶孔8的孔径过小，则容胶孔8的深度就要加大才能具有足够大的容积。

如图8所示，将容胶孔8的上端设置为上端孔径小，下端孔径大的锥形段801，使从排气孔7挤入容胶孔8的熔胶16能够填实所在的容胶孔8空间。

为了能够增大容胶孔8的孔径，可以适度增大排气孔7的孔径。排气孔7的孔径原本非常小，这样可以在注胶时增大球铰空腔155B端熔胶填充时的压力。

如图5—7所示，如步骤二的2中所述B端熔胶16密度与A端熔胶16密度相等，是试制一个球铰样品，在球铰样品的A端的外套A153和B端的外套B154相对应的位置通过打孔分别设置压力传感器A和压力传感器B；当A端注胶时，记录压力传感器A显示的最大值，当B端回胶时，使压力传感器B显示的最大值与压力传感器A显示的最大值相等。可以判断，通过向球铰空腔155的B端回压挤出的熔胶16，使B端球铰空腔155内熔胶16 不断增加，当传感器B显示的最大值与压力传感器A显示的最大值相等时，已经使B端球铰空腔155内熔胶16的密度与A端球铰空腔155内熔胶16的密度相等或相接近。

如上所述方法，是获取气压空间11需要的压强参数和加压所需的时间参数：即当气压空间11的气压将容胶孔8内熔胶16压入B端的球铰空腔155时气压空间11具有的压强和加压所需的时间。

如上所述平衡两瓣式球铰两端硫化密度的方法，到实际应用时包括如下步骤：

一、从A端端部向球铰空腔155内多点注入熔胶16，使熔胶16逐渐由球铰空腔155的A端端部向B端端部推进填充，至从B端端部各排气孔7挤出并填满与各排气孔7连通的容胶孔8，当所有容胶孔8填满或接近填满熔胶16后，停止注胶并阻止熔胶16沿注胶管路回流；

二、去掉容胶孔8外挤出溶胶16的前段，因为挤出溶胶的前段一般有气泡；

三、封闭气压空间11；

四、向气压空间11充气加压，根据获取的压强参数调节气压空间11的压强使之与获取的压强参数一致，并根据获取的时间参数使气压空间11的压强维持相应的时间。

至此，我们可以看出，通过前期确定容胶孔8容积（实际就是确定球铰空腔155B端的挤出量或向球铰空腔155B端回压的回压量），以及获取气压空间11加压所需的压强参数和加压所需的时间参数，到实际应用时的操作就已经非常简单。由于B端挤出熔胶16被回压，不必考虑溢胶的收集处理，使球铰空腔155的B端外的夹台1无余胶粘附，保持夹台清洁。

上述实施例只用于更清楚的描述本发明，而不能视为限制本发明涵盖的保护范围，任何等价形式的修改都应视为落入本发明涵盖的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种平衡两瓣式球铰两端硫化密度的方法，是从球铰空腔（155）的A端端部多点注入熔胶（16），使熔胶（16）逐渐由球铰空腔（155）的A端端部向B端推进填充，至B端填满并从B端端部多点设置的排气孔（7）挤出，其特征在于：是停止A端注胶并阻止A端球铰空腔（155）内的熔胶（16）沿注胶管（6）回流，将各排气孔（7）挤出的熔胶（16）原路回压进B端，使B端熔胶（16）密度与A端熔胶（16）密度相等。

2.如权利要求1所述的平衡两瓣式球铰两端硫化密度的方法，其特征在于，是在球铰空腔（155）的B端端部外设置能够密闭加压的气压空间（11）。

3.如权利要求2所述的平衡两瓣式球铰两端硫化密度的方法，其特征在于，是在各排气孔（7）外设置与排气孔（7）连通的容胶孔（8）并通过试验确定容胶孔（8）的容积，使从排气孔（7）挤出的熔胶（16）暂存于容胶孔（8）内；容胶孔（8）的外端口位于气压空间（11）内；所述通过试验确定容胶孔（8）的容积包括如下步骤：

一、设置容胶孔（8）并确定容胶孔（8）的最大孔径：用于后期在孔径不变的情况下，通过调节容胶孔（8）深度来调整容胶孔（8）的容积；

二、确定熔胶（16）回压量：

1）从球铰空腔（155）的A端注胶，至B端排气孔（7）挤出熔胶（16）并使挤出的熔胶（16）将容胶孔（8）填满；

2）停止A端注胶并阻止A端熔胶（16）回流，将容胶孔（8）内的熔胶（16）再经排气孔（7）回压进B端，当B端熔胶（16）密度与A端熔胶（16）密度相等时，测量容胶孔（8）内熔胶（16）的回退深度即确定熔胶（16）回压量；

三、确定熔胶（16）挤出量：根据步骤二确定的熔胶（16）回压量，确定后续生产中熔胶（16）的挤出量，使熔胶（16）的挤出量大于熔胶（16）回压量；

四、确定容胶孔（8）的容积：即保持孔径不变，根据熔胶（16）回压量确定容胶孔（8）的深度，使容胶孔（8）的容积足以容纳按熔胶（16）回压量存留的挤出的熔胶（16）。

4.如权利要求3所述的平衡两瓣式球铰两端硫化密度的方法，其特征在于，步骤一所述确定容胶孔（8）的最大孔径，是保证从排气孔（7）挤入容胶孔（8）的熔胶（16）能够填实所在的容胶孔（8）空间。

5.如权利要求3所述的平衡两瓣式球铰两端硫化密度的方法，其特征在于，步骤二的2中所述B端熔胶（16）密度与A端熔胶（16）密度相等，是试制一个球铰样品，在球铰样品的A端外套A（153）和B端外套B（154）相对应的位置分别设置压力传感器A和压力传感器B；当A端注胶时，记录压力传感器A显示的最大值，当B端回胶时，使压力传感器B显示的最大值与压力传感器A显示的最大值相等。

6.如权利要求3所述的平衡两瓣式球铰两端硫化密度的方法，其特征在于，是获取气压空间（11）需要的压强参数和加压所需 的时间参数：即当气压空间（11）的气压将容胶孔（8）内熔胶（16）压入B端的球铰空腔（155）时气压空间（11）具有的压强和加压所需的时间。

7.如权利要求6所述的平衡两瓣式球铰两端硫化密度的方法，其特征在于，实际应用时包括如下步骤：

一、从A端端部向球铰空腔（155）内多点注入熔胶（16），使熔胶（16）逐渐由球铰空腔（155）的A端端部向B端端部推进填充，至从B端端部各排气孔（7）挤出并填入与各排气孔（7）连通的容胶孔（8），让前段含气泡的当所有容胶孔（8）填满密实的熔胶（16）后，停止注胶并阻止熔胶（16）沿注胶管路回流；

二、去掉容胶孔（8）外挤出溶胶（16）的前段；

三、封闭气压空间（11）；

四、向气压空间（11）充气加压，根据获取的压强参数调节气压空间（11）的压强，并根据获取的时间参数使气压空间（11）的压强维持相应的时间。

8.一种平衡两瓣式球铰两端硫化密度的装置，包括夹台（1），受夹台（1）控制的用于对两瓣式球铰的球铰空腔（155）的B端进行密封的密压盘B（4）, 密压盘B（4）上有多个等弧长设置的排气孔（7），其特征在于：还包括设置在密压盘B（4）外的气压罩（10），气压罩（10）上设有高压输气管（12），所述气压罩（10）能够扣压在密压盘B（4）的外侧，在密压盘B（4）与气压罩（10）之间形成密封的气压空间（11）；所述排气孔（7）外设有与排气孔（7）相通的用于暂存挤出熔胶（16）的容胶空间，当气压空间（11）加压时，能够将容胶空间的挤出熔胶（16）沿排气孔（7）回压进B端的球铰空腔（155）。

9.根据权利要求8所述的一种平衡两瓣式球铰两端硫化密度的装置，其特征在于：所述容胶空间为开设在密压盘B（4）上的容胶孔（8），容胶孔（8）的外端口位于密压盘B（4）上被气压罩（10）扣压的范围内；容胶孔（8）的孔径大于通气孔的孔径。

10.根据权利要求8所述的一种平衡两瓣式球铰两端硫化密度的装置，其特征在于：所述气压罩（10）为圆桶形，其桶口端面设有用于密封的O形圈（13），其桶底端面与推进机构连接。

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