一種軌道車輛轉臂定位裝置及其加工方法
2023-05-18 16:24:01 1
專利名稱：一種軌道車輛轉臂定位裝置及其加工方法
技術領域：
本發明涉及一種減振部件產品的結構方法及產品，具體涉及一種軌道車輛轉臂用橡膠彈性元件的結構和加工方法。
背景技術：
轉臂定位裝置用於連接一系轉臂軸和轉向架構架，傳遞縱向牽引力，提供輪對軸箱裝置的縱向(徑向)和橫向(軸向)剛度，在橫向和縱向引導輪對而不限制一系圓彈簧垂直方向上的位移。由於裝置主要承受縱向牽引力，因此定位裝置的縱向剛度是產品的主要性能，縱向剛度過大將影響車輛通過彎道曲線的能力，容易造成輪緣磨耗；縱向剛度過小則容易造成車輛出現蛇行運動，影響車輛的安全運行，由於轉臂定位裝置還承擔了軸向定位功能，因此必須具備合適的橫向剛度。目前一些軌道車輛的一系轉臂定位裝置通常要求在滿足一定徑向剛度要求下同時具有6:1甚至更小的徑軸剛度匹配性能。橡膠裝置常見的整體三大件式(金屬外套+橡膠+芯軸)結構雖有一些特點，同時也有缺點；所述的特點是它 們的性能能基本滿足各種工況的使用，而所述的缺點是，當在有限的空間內實現徑向剛度和軸向剛度比為6 1甚至更小時，這種結構通常由於軸向剛度偏小很難滿足要求。另一種兩節對裝式結構(兩橡膠裝置軸向對裝組合拼裝使用)雖然能夠實現6:1的徑軸剛度匹配，但因其為對裝結構，容易發生軸向竄動，使用可靠性遠低於整體式結構，採用對裝式定位裝置，需要對裝的兩橡膠裝置各方面性能比較接近，控制成本較高，而且對裝式裝置的使用數量較整體式結構多一倍，因此其成本遠遠高於整體式結構。隨著機車車輛技術的發展，車輛懸掛件需要更好地滿足車輛的動力學要求。普通結構的橡膠裝置很難滿足轉臂定位裝置的性能要求，這就需要一種新的結構來滿足轉臂定位裝置的性能要求，既保證具有足夠的可靠性及具有合適的徑向剛度，並同時能夠實現小於6:1的徑軸剛度匹配關係且具有便於實現等特點。
發明內容
本發明的目的是為了克服上述技術缺陷，提出一種能夠滿足轉臂定位裝置的性能要求，具有合適的徑向剛度以及徑軸剛度匹配關係，且可靠性高，製造裝配簡單的軌道車輛轉臂定位裝置。本發明解決上述技術問題所採用的技術方案為一種軌道車輛轉臂定位裝置，為整體式軸向預壓縮結構，包括金屬芯軸，兩節金屬外套以及彈性橡膠體；所述金屬芯軸，彈性橡膠體以及兩節金屬外套通過硫化的方式結合成一個整體；為兩節金屬外套同時硫化的整體式結構，較兩橡膠裝置對裝式結構而言，避免了軌道車輛轉臂定位裝置的軸向竄動風險，進一步保證使用的可靠性及安全性。作為本發明的進一步改進，所述金屬芯軸的兩端為上部半月弧形，底部平面的結構，便於安裝定位。作為本發明的進一步改進，所述兩節金屬外套中間設置有一定的間隙，間隙的大小為軌道車輛轉臂定位裝置的軸向預壓縮量，間隙量A能夠大幅度提高橡膠裝置的軸向剛度，實現小於6:1的徑軸剛度匹配特性，也可以通過調整尺寸A獲得不同的軸向剛度，實現不同的徑軸剛度比特性。作為本發明的進一步改進，所述橡膠體在兩節金屬外套間隙處設置有內凹圓弧面，保證軌道車輛轉臂定位裝置具有合適的徑向剛度。本發明還提供一種上述軌道車輛轉臂定位裝置的加工方法，所述金屬外套端部預製有寬度為B，高度為H的環形凸臺，兩金屬外套之間夾有一外凸結構楔塊，外凸結構楔塊保證內凹圓弧面的尺寸A、尺寸C和尺寸R，兩金屬外套及金屬芯軸與彈性橡膠體在模具內硫化形成整體，硫化出模後，使用工裝通過金屬外套的環形凸臺，將兩個金屬外套向外拉伸一定位置後，取出外凸結構楔塊，取出外凸結構楔塊後，再通過機械加工的方式將兩個金屬外套的環形凸臺去除，完成軌道車輛轉臂定位裝置的加工。本發明採用整體式軸向預壓縮結構，有效地避免了軸向竄動風險，保證使用可靠 性，且整體式結構較兩節對裝式結構在裝置的使用數量上減少了一倍，降低了生產及使用成本；兩外套中間設有間隙量A，提高了軌道車輛轉臂定位裝置軸向剛度，實現小於6:1的徑軸剛度匹配特性；兩節外套中間間隙處橡膠採用內凹圓弧型面設計，保證了軌道車輛轉臂定位裝置具有合適的徑向剛度及較好的疲勞壽命。
附圖I為本發明的結構示意 附圖2為本發明的側視 附圖3為附圖I的I處的放大示意 附圖4為金屬外套硫化前結構示意圖。圖中1.金屬芯軸，2.彈性橡膠體，3.金屬外套，4.內凹圓弧面，5.環形凸臺。
具體實施例方式為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一下實施例，對於本技術領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。如附圖所示，一種軌道車輛轉臂定位裝置，為整體式軸向預壓縮結構，包括金屬芯軸1，兩節金屬外套2以及彈性橡膠體2 ;金屬芯軸I的兩端為上部半月弧形，底部平面的結構，便於安裝定位；兩節金屬外套3中間設置有一定的間隙，間隙的大小為軌道車輛轉臂定位裝置的軸向預壓縮量，此間隙能夠大幅度提高橡膠裝置的軸向剛度，實現小於6:1的徑軸剛度匹配特性，也可以通過調整間隙的尺寸以獲得不同的軸向剛度，實現不同的徑軸剛度比特性；彈性橡膠體2在兩節金屬外套3間隙處設置有一個內凹圓弧面4，保證在軌道車輛轉臂定位裝置裝入轉臂兩節金屬外套3自動合攏後(完成軸向預壓後)，兩金屬外套3內部中間仍保持有一定體積的空間，彈性橡膠體2不會相互擠壓，保證軸向剛度不會太大及有利於提高軌道車輛轉臂定位裝置的疲勞壽命；軌道車輛轉臂定位裝置在承受徑向工作載荷時，彈性橡膠體2自由膨脹擴展，內凹圓弧面4的尺寸C及尺寸R的設計保證了彈性橡膠體2在兩節金屬外套3中間處的膨脹體積小於完成軸向預壓後的內凹圓弧面4的體積，使軌道車輛轉臂定位裝置不因軸向壓縮而使兩節金屬外套3中間處彈性橡膠體2相互擠壓幹涉而導致徑向剛度急劇增加，同時降低彈性橡膠體2的內部應力，保證軌道車輛轉臂定位裝置具有合適的徑向剛度及較好的疲勞壽命，與直斜線型面設計作比較試驗及FEA分析，試驗及FEA分析結果見表I。金屬芯軸I、彈性橡膠體2以及兩節金屬外套3通過硫化成為整體，為兩節金屬外套3同時硫化的整體式結構，較兩橡膠裝置對裝式結構而言，避免了軌道車輛轉臂定位裝置的軸向竄動風險，進一步保證使用的可靠性級安全性，且整體式結構較兩節對裝式結構在使用數量上減少了一倍，大大降低了成生產及使用成本。表I
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軸向預壓縮結構的特點是軌道車輛轉臂定位裝置在使用前彈性橡膠體2在軸向壓裝載荷作用下壓縮緻密，常見的整體式軌道車輛轉臂定位裝置通常需經過徑向預壓縮工序消除硫化後彈性橡膠體2內部殘餘應力，而軸向預壓縮結構式裝置能夠在軌道車輛轉臂定位裝置被壓入轉臂前，兩節金屬外套3在壓入力作用下首先自動合攏，實現承載前的彈性橡膠體2軸向預壓縮過程，兩金屬外套3合攏後整個軌道車輛轉臂定位裝置逐漸被壓入轉臂孔內，且在彈性橡膠體2軸向壓縮的同時因軌道車輛轉臂定位裝置的金屬外套3的限制間接實現了彈性橡膠體2的徑向預壓，消除硫化後彈性橡膠體2內部殘餘應力，保證使用可靠性，節省生產工序。本發明還提供一種上述軌道車輛轉臂定位裝置的加工方法，所述金屬外套3端部預製有寬度為B，高度為H的環形凸臺5，兩金屬外套3之間夾有一外凸結構楔塊，外凸結構楔塊保證內凹圓弧面4的尺寸A、尺寸C和尺寸R，兩金屬外套3及金屬芯軸I與彈性橡膠體2在模具內硫化形成整體，硫化出模後，使用工裝通過金屬外套3的環形凸臺5，將兩個金屬外套3向外拉伸一定位置後，取出外凸結構楔塊，取出外凸結構楔塊後，再通過機械加工的方式將兩個金屬外套3的環形凸臺5去除，完成軌道車輛轉臂定位裝置的加工。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種軌道車輛轉臂定位裝置，包括金屬芯軸，金屬外套以及彈性橡膠體；其特徵在於軌道車輛轉臂定位裝置為整體式軸向預壓縮結構，所述外套由兩節金屬外套組成，所述金屬芯軸，彈性橡膠體以及兩節金屬外套通過硫化的方式結合成一個整體。
2.如權利要求I所述的一種軌道車輛轉臂定位裝置，其特徵在於述金屬芯軸的兩端為上部半月弧形，底部平面的結構。
3.如權利要求I所述的一種軌道車輛轉臂定位裝置，其特徵在於所述兩節金屬外套中間設置有一定的間隙，間隙的大小為軌道車輛轉臂定位裝置的軸向預壓縮量。
4.如權利要求I所述的一種軌道車輛轉臂定位裝置，其特徵在於所述橡膠體在兩節金屬外套間隙處設置有內凹圓弧面。
5.一種軌道車輛轉臂定位裝置的加工方法，其特徵在於所述金屬外套端部預製有寬 度為B，高度為H的環形凸臺，兩金屬外套之間夾有一外凸結構楔塊，外凸結構楔塊保證內凹圓弧面的尺寸A、尺寸C和尺寸R，兩金屬外套及金屬芯軸與彈性橡膠體在模具內硫化形成整體，硫化出模後，使用工裝通過金屬外套的環形凸臺，將兩個金屬外套向外拉伸一定位置後，取出外凸結構楔塊，取出外凸結構楔塊後，再通過機械加工的方式將兩個金屬外套的環形凸臺去除，完成軌道車輛轉臂定位裝置的加工。
全文摘要
本發明公開了一種軌道車輛轉臂定位裝置，為整體式軸向預壓縮結構，包括金屬芯軸，兩節金屬外套以及彈性橡膠體；所述金屬芯軸，彈性橡膠體以及兩節金屬外套通過硫化的方式結合成一個整體，避免了軌道車輛轉臂定位裝置的軸向竄動風險，進一步保證使用的可靠性級安全性，相對於對裝式結構在使用數量上減少了一倍，降低了成本，提高了軌道車輛轉臂定位裝置軸向剛度，實現小於6:1的徑軸剛度匹配特性，保證了軌道車輛轉臂定位裝置具有合適的徑向剛度及較好的疲勞壽命。
文檔編號F16F1/38GK102865324SQ20121040368
公開日2013年1月9日 申請日期2012年10月22日 優先權日2012年10月22日
發明者羅俊, 馮萬盛, 榮繼剛 申請人:株洲時代新材料科技股份有限公司