CN206984005U - 牵引拉杆节点 - Google Patents
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Abstract
牵引拉杆节点，包括芯轴、外套和硫化粘结在芯轴与外套之间的橡胶层，其特征在于橡胶层的外端型面为向外凸出的圆弧凸面，圆弧凸面由外向内逐渐靠近外套内壁，且所述的圆弧凸面与外套的内壁之间通过过渡面一过渡，圆弧凸面与芯轴的外壁之间通过过渡面二过渡，所述的过渡面一为沿向内凹进的圆弧面，所述的过渡面二为向内凹进的弧面。本实用新型的牵引拉杆节，减少橡胶型面在承载过程中的褶皱和开裂，提高牵引拉杆节点在大载荷下的疲劳寿命，满足牵引拉杆节点在大载荷下的非线性刚度要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种牵引拉杆节点，用于提高牵引拉杆节点的大载荷下的疲劳寿命。
背景技术
牵引拉杆节点为B类重要部件，安装在转向架牵引杆的两端，一端与车体连接，一端固定在转向架，主要起到传递牵引力的作用，但是当转向架在过曲线时，牵引拉杆节点就需要提供扭转变形和偏转变形等弹性作用。牵引拉杆节点连同空气弹簧和其他橡胶元件共同作用，给车体提供稳定舒适的运行性能。其主要功能作用是传递牵引和制动力，若产品刚度过大，则影响减振缓冲效果，影响乘客的舒适性。若产品刚度太小，则影响产品的使用寿命。牵引拉杆节点的失效会导致牵引杆故障，产生牵引和制动冲击，舒适性降低。
牵引拉杆节点由芯轴、外套和橡胶层组成，橡胶型面采用向内凹进的U型结构，如图1所示，其缺点是：
1、U型的橡胶形面在承载过程中会出现橡胶型面打拆，在型面上形成裂纹或褶皱。
2、承载过程中橡胶体从橡胶型面中间向上下两端鼓出，橡胶层的往复变形，容易在靠近外套和芯轴的位置出现褶皱开裂和挤压开裂。
3、节点在大载荷下的刚度变化，无法满足大载荷下的刚度需求。
4、节点的初始刚度和初始应力，无法根据不同线路的承载需求进行调整。
以上缺陷造成现有技术中的牵引拉杆节点，大载荷工况下的疲劳寿命短，承载过程中的刚度变化小， 无法满足大载荷下的非线性刚度需求。
实用新型内容
本实用新型提供针对现有技术中存在的问题，提供一种牵引拉杆节点，减少橡胶型面在承载过程中的褶皱和开裂，提高牵引拉杆节点在大载荷下的疲劳寿命，满足牵引拉杆节点在大载荷下的非线性刚度要求。
为达到上述目的本实用新型采用的技术方案是：
牵引拉杆节点，包括芯轴、外套和硫化粘结在芯轴与外套之间的橡胶层，其特征在于橡胶层的外端型面为向外凸出的圆弧凸面，圆弧凸面由外向内逐渐靠近外套内壁，且所述的圆弧凸面与外套的内壁之间通过过渡面一过渡，圆弧凸面与芯轴的外壁之间通过过渡面二过渡，所述的过渡面一为沿向内凹进的圆弧面，所述的过渡面二为向内凹进的弧面。
优选的，所述的橡胶层在芯轴与外套间的径向预挤压缩量H，过渡面一的圆弧半径R，H/4≤R≤H/2，过渡面一与外套内壁的最大间距为H/2~2R。
优选的，所述的圆弧凸面沿轴向的外端位于外套端面的内侧，且圆弧凸面沿轴向的外端与外套端面的轴向距离不超过2mm。
优选的，所述的圆弧凸面的圆弧半径为R1，圆弧凸面沿芯轴轴向的宽度为A，A≤R1≤2A。
本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型将牵引拉杆节点的外端型面设计成向外凸出的圆弧凸面，所述的圆弧凸面由外向内逐渐靠近外套内壁，在承载过程中，圆弧凸面随着节点的径向压缩，由内至外逐渐贴靠在外套内壁上，橡胶型面不会打拆，减少橡胶型面在承载过程中的褶皱和开裂。
2、大载荷下，随着橡胶层的压缩，橡胶层的变形由圆弧凸面向外套内壁方向鼓出，外端型面的变形顺着牵引拉杆节点的变形规律进行，可有效减少橡胶层与外套与芯轴连接处的橡胶鼓出，外端型面在往复变形中，不容易在靠近外套和芯轴的位置出现皱褶开裂和挤压开裂，可有效提高牵引拉杆节点的疲劳寿命。
3、圆弧凸面与与外套内壁之间通过过渡面一过渡，过渡面一为向内山凹进的圆弧面，根据橡胶层的初始预挤压量来调整过渡面一的圆弧半径，从而实现牵引拉杆节点初始刚度的调节，使牵引拉杆节点适应用不同承载工况的初始刚度要求。
4、根据橡胶层的初始预挤压量和过渡面一的圆弧半径，调节过渡面一与外套内壁的最大间距，从而使橡胶层外端型面的始初应力最小，提高橡胶层外端型面在承载过程中的变形特性。
5、通过设计过渡面一和圆弧凸弧，实现牵引拉杆节承载过程的变刚度拐点，满足牵引拉杆节点在大载荷下的非线性刚度需求。
附图说明
图1为现有技术中的牵引拉杆节点的结构示意图。
图2 为具体实施方式中的牵引拉杆节点的结构示意图。
图3为图2的局部放大示意图。
图4为具体实施试中的牵引拉杆节点在承载过程中的刚度曲线。
具体实施方式
下面结合附图2至4对本实用新型的实施例做详细说明。
牵引拉杆节点，包括芯轴1、外套2和硫化粘结在芯轴1与外套2之间的橡胶层3，其特征在于橡胶层3的外端型面为向外凸出的圆弧凸面3.1，圆弧凸面3.1由外向内逐渐靠近外套2内壁，且所述的圆弧凸面3.1与外套2的内壁之间通过过渡面一3.2过渡，圆弧凸面3.1与芯轴1的外壁之间通过过渡面二3.3过渡，所述的过渡面一3.2为沿向内凹进的圆弧面，所述的过渡面二3.3为向内凹进的弧面。
如图2所示，为了使橡胶层3的外端型面的变形与节点的径向压缩变形一致，减少靠近外套2和芯轴1的橡胶褶皱和开裂，将橡胶层3的外端型面设计成向外凸出的圆弧凸面3.1，圆弧凸面由外向内逐渐靠近外套2内壁，在橡胶层3挤压向两端变形的过程中，橡胶层圆弧凸面3.1向外套2内壁的方向鼓出，将圆弧凸面3.1到外套2内壁之间的空间逐渐填满，圆弧凸面3.1随着载荷的增大逐渐与外套2内壁贴靠，由于圆弧凸面3.1在变形过程中始初保持向外鼓出形状，圆弧凸面3.1上不会形成打拆，外端型面在节点往复径向压缩的过程中，不会形成褶皱，外端型面的疲劳性能更佳。而且在承载过程中，橡胶由圆弧凸面3.1向外套2的内壁方向鼓出，可有效减少橡胶从靠近外套2及芯轴1的位置鼓出，外端型面在往复变形中，不容易在靠近外套2和芯轴1的位置出现皱褶开裂和挤压开裂，可有效提高牵引拉杆节点的抗疲劳性能，牵引拉杆节点在大载荷工况下的疲劳寿命更长。
具体的，所述的橡胶层3在芯轴1与外套2间的径向预挤压缩量H，过渡面一3.2的圆弧半径R，H/4≤R≤H/2，过渡面一3.2与外套2内壁的最大间距为H/2~2R。由于过渡面一3.2的圆弧半径R，决定了圆弧凸面3.2与外套内壁接触时，橡胶层3发生的橡胶径向变形量，在设计过渡面一3.1的圆弧半径时，即要兼顾节点的初始刚度和初始应力，经过反复多次试验，得出在H/4≤R≤H/2的范围内，当牵引拉杆节点未承载时，过渡面一3.2与外套2内壁的最大间距即圆弧凸面3.1与外套2内壁的最小间距为H/2~2R，圆弧凸面3.1所受的初始应力最小，可有效提高圆弧凸面3.1的变形特性，延长其疲劳寿命。
具体的，所述的圆弧凸面3.1沿轴向的外端位于外套2端面的内侧，且圆弧凸面3.1沿轴向的外端与外套2端面的轴向距离B不超过2mm。保证在大载荷时，圆弧凸面3.1完全与外套2的内壁贴合，橡胶层3的鼓出变形完全从圆弧凸面3.1向外套2内壁的方向进行，将圆弧凸面3.1到外套2内壁的空间填满，避免靠近外套2和芯轴1位置的橡胶鼓出，在大载荷往复加载中，靠近外套2和芯轴1位置的橡胶也不会发生皱褶开裂和挤压开裂，节点的在大载荷下的疲劳寿命被有效延长。
具体的，所述的圆弧凸面3.1的圆弧半径为R1，圆弧凸面3.1沿芯轴轴向的宽度为A，A≤R1≤2A。如图4所示，在牵引拉杆节点承载后，圆弧凸面3.1与外套2内壁接触，即为承载过程中的变刚度拐点S1，圆弧凸面3.1的圆弧半径R1和沿轴向的宽度A，决定了载荷增大的过程中，不同承载下圆弧凸面3.1与外套2内壁的接触面积，即决定了变刚度拐点S1后牵引拉杆节点的刚度曲线，因此调整R1和A的值，可以调整牵引拉杆节点的非线性刚度，通过反复多次的试验得到在A≤R1≤2A的范围内调整R1的值，可以满足不同承载工况，对牵引拉杆节点的非线性刚度要求。由于过渡面一3.2的圆弧半径R，决定了圆弧凸面3.2与外套内壁接触时，橡胶层3发生的橡胶径向变形量，而圆弧凸面3.1的圆弧半径R1，决定了载荷增大的过程中，不同承载下圆弧凸面3.1与外套2内壁的接触面积，所以调节过渡面一3.2的的圆弧半径R可以调节变刚度拐点在承载过程中出现的位置，而调节圆弧凸面R1可以调节变刚度拐点的刚度值，因此得出调节过渡面一3.2的圆弧半径R和圆弧凸面3.1的圆弧半径R1，可实现对牵引位杆节点变刚度拐点的调节。
以上所述的牵引拉杆节点的优点在于：
1、在承载过程中，圆弧凸面随着节点的径向压缩，由内至外逐渐贴靠在外套内壁上，橡胶型面不会打拆，减少橡胶型面在承载过程中的褶皱和开裂。
2、可有效减少橡胶层与外套与芯轴连接处的橡胶鼓出，外端型面在往复变形中，不容易在靠近外套和芯轴的位置出现皱褶开裂和挤压开裂，可有效提高牵引拉杆节点的疲劳寿命。
3、根据橡胶层的初始预挤压量来调整过渡面一的圆弧半径，从而实现牵引拉杆节点初始刚度的调节，使牵引拉杆节点适应用不同承载工况的初始刚度要求。
4、调节过渡面一与外套内壁的最大间距，从而使橡胶层外端型面的始初应力最小，提高橡胶层外端型面在承载过程中的变形特性。
5、通过设计过渡面一和圆弧凸弧，实现牵引拉杆节承载过程的变刚度拐点，满足牵引拉杆节点在大载荷下的非线性刚度需求。
以上结合附图对本实用新型的实施例的技术方案进行完整描述，需要说明的是所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
Claims (4)
1.牵引拉杆节点，包括芯轴（1）、外套（2）和硫化粘结在芯轴（1）与外套（2）之间的橡胶层（3），其特征在于橡胶层（3）的外端型面为向外凸出的圆弧凸面（3.1），圆弧凸面（3.1）由外向内逐渐靠近外套（2）内壁，且所述的圆弧凸面（3.1）与外套（2）的内壁之间通过过渡面一（3.2）过渡，圆弧凸面（3.1）与芯轴（1）的外壁之间通过过渡面二（3.3）过渡，所述的过渡面一（3.2）为沿向内凹进的圆弧面，所述的过渡面二（3.3）为向内凹进的弧面。
2.根据权利要求1所述的牵引拉杆节点，其特征在于所述的橡胶层（3）在芯轴（1）与外套（2）间的径向预挤压缩量H，过渡面一（3.2）的圆弧半径R，H/4≤R≤H/2，过渡面一（3.2）与外套（2）内壁的最大间距为H/2~2R。
3.根据权利要求1或2所述的牵引拉杆节点，其特征在于所述的圆弧凸面（3.1）沿轴向的外端位于外套（2）端面的内侧，且圆弧凸面（3.1）沿轴向的外端与外套（2）端面的轴向距离不超过2mm。
4.根据权利要求1所述的牵引拉杆节点，所述的圆弧凸面（3.1）的圆弧半径为R1，圆弧凸面（3.1）沿芯轴轴向的宽度为A，A≤R1≤2A。
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| CN107364463A (zh) * | 2017-07-26 | 2017-11-21 | 株洲时代新材料科技股份有限公司 | 牵引拉杆节点的橡胶型面设计方法及牵引拉杆节点 |
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