一種防止鋼彈簧斷裂的方法及內凹形垂向止擋與流程

2023-05-10 20:27:01 3

本發明涉及一種機車上用的緩衝裝置，具體涉及一種緩衝機車一系懸掛系統的垂向止擋。

背景技術：

目前，鐵路機車製造過程中，廣泛採用了彈簧裝置進行承載和減振，彈簧作為機車的關鍵部件，其對車輛的動力學性能和運行品質有著重要的影響。隨著鐵路提速、重載戰略的實施，因彈簧斷裂而影響機車運行性能的故障逐漸增多，機車運行的穩定性變差，給行車安全造成了隱患。

機車軸箱正上方的鋼彈簧是轉向架的主要零部件之一，鋼彈簧承受轉向架構架以上的機車重量。鋼彈簧傳遞垂向力的剛度稱為一系懸掛的垂向剛度，另外，一系懸掛中還有縱向剛度和橫向剛度傳遞到轉向架構架。一系懸掛的垂向剛度、縱向剛度和橫向剛度要選擇恰當，機車才能具有良好的動力學性能。

鋼彈簧是在複雜且載荷不斷變化的環境下工作，在一系懸掛的垂向、縱向和橫向的力中，不斷變化的垂向的壓力是讓鋼彈簧產生金屬疲勞的主要原因。機車運行時的振動以及載荷的變化等都會使鋼彈簧承受變化的垂向的壓力，這種變化的垂向的壓力經過長時間累積會使鋼彈簧局部產生金屬疲勞，從而使得鋼彈簧局部產生微小裂紋，再由微小裂紋逐漸擴展，最終導致鋼彈簧局部斷裂失效。

為防止鋼彈簧斷裂，除了改善製造鋼彈簧本身的工藝和材料外，還可以在一系懸掛系統中增加彈性緩衝裝置，來減小鋼彈簧承受的垂向載荷，降低機車運行過程中鋼彈簧產生的金屬疲勞，從而防止鋼彈簧斷裂。

雖然現在有的機車上增加了橡膠塊作為垂向止擋來緩衝一系懸掛的垂向壓力，但其形狀和材料都單一，因此缺少變剛度且對於剛度的調節很有限。而變剛度對於防止鋼彈簧斷裂和機車上旅客的舒適度都是有很大影響的：垂向止擋的變剛度的幅度過大，則機車的抗振性能差，旅客的舒適度也就差；垂向止擋的變剛度的幅度過小，雖然抗振性能更好但不能很好的分擔鋼彈簧承受的垂向載荷，也就難以防止鋼彈簧斷裂。

因此如何使垂向止擋具有合適的變剛度和剛度，讓機車在不降低旅客舒適度的前提下能有效的防止鋼彈簧斷裂，從而滿足人們對機車越來越高的要求，同時也讓鐵路提速、重載戰略能更順利的實施，還需進一步研究。

通過國內檢索發現以下專利與本發明有相似之處：

申請號為201420559352.6，名稱為「一種軌道車輛轉向架及其單拉杆式一系懸掛結構」的實用新型公開了一種軌道車輛轉向架及其單拉杆式一系懸掛結構，單拉杆式一系懸掛結構包括構架、軸箱、一系彈簧和一系垂向止擋，構架上設置有導槽及第一定位孔；軸箱上設有止擋安裝臺；一系彈簧包括一系彈簧座和鋼彈簧組，一系彈簧座的一端具有限位於第一定位孔內的限位凸起，另一端具有止擋導柱；還包括設置在上蓋板和一系彈簧座之間的第一緩衝墊，其外套於限位凸起；第二緩衝墊，軸箱靠近上蓋板的端面上設置有安裝槽，第二緩衝墊設置在安裝槽內，鋼彈簧組的一端與一系彈簧座相抵，另一端與第二緩衝墊相抵。此實用新型通過第一緩衝墊和第二緩衝墊能夠緩衝一系彈簧受到的衝擊力，從而緩衝一系彈簧發生的垂向振動，進而提高了一系彈簧的使用壽命。

申請號為201020542266.6，名稱為「軌道車輛一系彈性定位裝置」的實用新型公開了一種軌道車輛一系彈性定位裝置，採取軸箱彈性定位結合一系垂向止擋的複合型結構，以優化軸箱定位剛度和保證轉向架具有高臨界失穩速度。在一系垂向彈簧裝置中增加彈性緩衝止擋，以避免一系垂向載荷過大時、或是一系減振部件失效時針對輪對、軸箱等部位形成較大的剛性衝擊。一系彈性定位裝置設置在轉向架構架與車輪軸垂向之間，包括有轉臂式軸箱體、以及設置於軸箱體頂端的一系彈簧裝置。軸箱體的一端通過橡膠彈性節點安裝於構架，其另一端通過一垂向減振器與構架連接。所述的一系彈簧裝置，具有上夾板和下夾板，以及在上夾板和下夾板之間壓緊安裝的雙卷螺旋彈簧。在雙卷螺旋彈簧的內圈、上夾板底部通過整體硫化工藝而連接一橡膠止擋。

申請號為200820186834.6，名稱為「軌道車輛轉向架一系懸掛彈簧機構」的實用新型公開了一種軌道車輛轉向架一系懸掛彈簧機構，包括同心相套的內、外彈簧以及彈簧上、下定位座，彈簧上定位座與轉向架構架相連，彈簧下定位座與轉向架定位轉臂相連，具有一個固定在彈簧下定位座上且與彈簧同軸安裝的彈性擋塊，未加載荷時該彈性擋塊到彈簧上定位座的距離與該彈性擋塊最大壓縮變形的距離之和小於彈簧最大壓縮變形的距離。當車輛超載或動載荷過大時，彈性擋塊可緩衝垂向壓力，避免彈簧壓死或碰撞而導致彈簧斷裂，從而提高彈簧的垂向剛度和延長彈簧的使用壽命。當彈簧意外斷裂時，該彈性擋塊可以作為安全支撐，保證軌道車輛的行駛安全。

上述專利雖然都有裝在鋼彈簧內的彈性緩衝裝置，但上述彈性緩衝裝置的結構簡單不能實現變剛度，且剛度的調節也會受到其本身結構的限制。在申請號為201420559352.6的專利中提到「通過第一緩衝墊和第二緩衝墊能夠緩衝一系彈簧受到的衝擊力，從而緩衝一系彈簧發生的垂向振動，進而提高了一系彈簧的使用壽命」。在申請號為201020542266.6的專利中提到「在一系垂向彈簧裝置中增加彈性緩衝止擋，以避免一系垂向載荷過大時、或是一系減振部件失效時針對輪對、軸箱等部位形成較大的剛性衝擊」。而在申請號為200820186834.6的專利中提到「當彈簧意外斷裂時，該彈性擋塊可以作為安全支撐，保證軌道車輛的行駛安全」。由此可見，上述專利中的各種彈性緩衝裝置由於沒有調節變剛度的結構，且其結構簡單使得剛度的調節也受限制，因此難以有效的降低鋼彈簧的金屬疲勞，仍難以大幅度提高鋼彈簧的抗斷裂的能力，所以如何更為有效的防止鋼彈簧斷裂還需進一步探究。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是：針對機車運行時的載荷的變化以及振動等都會使鋼彈簧承受變化的垂向的壓力，而變化的垂向的壓力經過長時間累積會使鋼彈簧局部產生金屬疲勞，從而使得鋼彈簧局部產生微小裂紋，再由微小裂紋逐漸擴展，最終導致鋼彈簧局部斷裂，而提出在鋼彈簧中安裝垂向止擋來防止鋼彈簧斷裂。

針對上述問題，本發明提出的技術方案是：一種防止鋼彈簧斷裂的方法，在橡膠主體上端設挖空結構，機車空載時橡膠主體就與構架導筒接觸；調節橡膠主體挖空部分的厚度或高度，以及調節橡膠主體實心部分的直徑或高度都能調節垂向止擋的剛度；在橡膠主體的外側設環形平直段和環形圓弧段，調節環形平直段與水平面之間的夾角，能調節垂向止擋的變剛度；調節橡膠主體上的環形圓弧段的段數能調節垂向止擋變剛度的次數；底座嵌在垂向止擋的橡膠主體中，使底座能對垂向止擋進行限位，調節底座的高度能調節垂向止擋限位的位置和垂向止擋的剛度；通過調節垂向止擋的剛度、變剛度和限位的位置來減小鋼彈簧承受的垂向載荷，降低機車運行過程中鋼彈簧產生的金屬疲勞，從而防止鋼彈簧斷裂。

進一步地，在橡膠主體上端設挖空結構是：在橡膠主體上端挖迴轉體狀的止擋凹槽，止擋凹槽的母線為平滑的曲線；增大止擋凹槽處的橡膠主體的厚度能增大垂向止擋的剛度，增大止擋凹槽處的橡膠主體的高度能減小垂向止擋的剛度；橡膠體頂部的厚度為5mm-15mm，止擋凹槽處的橡膠主體的高度為20mm-40mm。

進一步地，在橡膠主體上端設挖空結構是：在橡膠主體上端挖迴轉體狀的止擋凹槽，止擋凹槽的母線為平滑的曲線，止擋凹槽的中間設有向上凸起的橡膠凸臺；橡膠凸臺包括凸臺頂部和凸臺外側，增大凸臺頂部的直徑能增大垂向止擋的剛度，增大橡膠凸臺的高度能減小垂向止擋的剛度；橡膠凸臺的直徑為15mm-30mm，橡膠凸臺的高度為15mm-30mm；減小凸臺頂部與凸臺外側之間的夾角能增大垂向止擋的變剛度的幅度，凸臺頂部與凸臺外側之間的夾角大於90度；增大止擋凹槽處的橡膠主體的厚度能增大垂向止擋的剛度，增大止擋凹槽處的橡膠主體的高度能減小垂向止擋的剛度；橡膠體頂部的厚度為5mm-15mm，止擋凹槽處的橡膠主體的高度為6mm-30mm。

進一步地，在橡膠主體上設環形平直段和環形圓弧段，環形平直段的段數為2以上；環形平直段與水平面之間的夾角大於或等於90度，減小環形平直段與水平面之間的夾角，能增大垂向止擋的變剛度的幅度；增加橡膠主體上設的環形圓弧段的段數能增加垂向止擋變剛度的次數。

進一步地，增大橡膠主體實心部分的直徑能增大垂向止擋的剛度，增大橡膠主體實心部分的高度能減小垂向止擋的剛度；橡膠主體實心部分的直徑為80mm-95mm。

進一步地，將金屬的底座嵌在橡膠主體的下端，當橡膠主體和橡膠凸臺受到垂向載荷的壓力產生形變而向下移動時，底座能限制橡膠主體和橡膠凸臺進一步向下移動，從而起到垂向限位的作用；調節底座的高度，能調節垂向止擋進行限位的位置；且增加底座的高度，能增加垂向止擋的剛度，底座的高度為30mm-70mm。

一種防止鋼彈簧斷裂的垂向止擋，垂向止擋位於鋼彈簧中，垂向止擋包括橡膠主體和底座，在橡膠主體上端設有挖空結構；在橡膠主體的外側設環形平直段和環形圓弧段，環形平直段通過環形圓弧段進行連接；橡膠主體的下端設有底座，底座嵌在垂向止擋的橡膠主體中，橡膠主體的底部設有凹孔；橡膠主體、橡膠凸臺和底座是一個整體。

進一步地，在橡膠主體上端設有挖空結構是：在橡膠主體上端挖有迴轉體狀的止擋凹槽，止擋凹槽的母線為平滑的曲線；橡膠體頂部的厚度為5mm-15mm，止擋凹槽處的橡膠主體的高度為20mm-40mm。

進一步地，在橡膠主體上端設有挖空結構是：在橡膠主體上端挖有迴轉體狀的止擋凹槽，止擋凹槽的母線為平滑的曲線，止擋凹槽的中間設有向上凸起的橡膠凸臺；橡膠凸臺包括凸臺頂部和凸臺外側，橡膠凸臺的直徑為15mm-30mm，橡膠凸臺的高度為15mm-30mm，凸臺頂部與凸臺外側之間的夾角大於90度；橡膠體頂部的厚度為5mm-15mm，止擋凹槽處的橡膠主體的高度為6mm-30mm。

進一步地，底座為迴轉體，底座包括底座主體和底座凸邊；底座主體上端的厚度小於底座主體下端的厚度，底座主體的外側的中間部位設有底座凸邊，底座凸邊向外側凸出；底座的高度為30mm-70mm，且嵌在橡膠主體中的底座的邊角都是平滑的圓弧倒角。

本發明的優點是：

1.增加了垂向止擋的橡膠主體的高度，使得垂向止擋在空載時就與構架導筒接觸，從而使得垂向止擋能從機車空載到機車最大載荷的過程中都承擔部分垂向載荷，能更好的降低機車運行過程中鋼彈簧產生的金屬疲勞，從而防止鋼彈簧斷裂。

2.垂向止擋裝在鋼彈簧中，垂向止擋的橡膠主體在空載時就與構架導筒接觸，使得垂向止擋與構架導筒之間不易產生相對滑動，且增加了構架導筒下端的直徑，使得橡膠主體不會滑出構架導筒的邊緣，能避免橡膠主體因部分滑出構架導筒的邊緣而對垂向止擋的剛度產生不良影響。

3.垂向止擋由橡膠主體和底座組成，橡膠主體與底座通過膠黏劑在一定的溫度和壓力下硫化成一個整體，使得整個垂向止擋結構緊密、堅固。

4.調節橡膠主體和橡膠凸臺上的夾角，能調節垂向止擋的變剛度，調節橡膠主體的直徑和高度，能調節垂向止擋的剛度，使得垂向止擋在小載荷下有較小幅度的變剛度和較小的剛度，從而能增加旅客的舒適度；而在大載荷下使得垂向止擋有較大幅度的變剛度和較大的剛度，從而讓垂向止擋承受更多的垂向載荷，降低鋼彈簧產生的金屬疲勞，有效的防止鋼彈簧斷裂。

5.在橡膠主體中嵌有金屬製成的底座，且能通過調節底座的高度，來調節垂向止擋進行限位的位置，從而使得即使出現鋼彈簧斷裂的情況，垂向止擋也能作為安全支撐，保證軌道機車的行駛安全。

6.在垂向止擋中：能通過調節橡膠主體和橡膠凸臺的直徑與高度，以及調節底座的高度，來調節垂向止擋的剛度；能通過調節橡膠主體上的每段環形平直段與水平面之間的夾角，來調節垂向止擋的變剛度；能通過調節環形平直段的段數，來調節垂向止擋的變剛度的次數；能通過調節底座的高度，來調節垂向止擋進行限位的位置；從而使得通過調節垂向止擋的變剛度、剛度和限位的位置，讓垂向止擋能適應不同型號、不同載荷的機車，所以此垂向止擋的適用範圍廣、通用性強。

附圖說明

圖1為實施例一的剖視示意圖一；

圖2為實施例一的剖視示意圖二；

圖3為實施例一的立體圖；

圖4為實施例一的剛度曲線圖；

圖5為實施例一應用在鋼彈簧中的結構示意圖；

圖6為實施例二的立體剖視示意圖；

圖7為實施例二的剛度曲線圖；

圖中：1垂向止擋、11橡膠主體、111第一環形平直段、112第二環形平直段、113第三環形平直段、114凹孔、115環形圓弧段、116橡膠體頂部、117止擋凹槽、118母線、12橡膠凸臺、121凸臺頂部、122凸臺外側、13底座、131底座主體、132底座凸邊、2鋼彈簧、3構架導筒、4定位底座、5軸箱、6轉向架構架。

具體實施方式

下面結合實施例和附圖對本發明做一步的描述：

實施例一

如圖5所示，軸箱5上方固定有定位底座4，定位底座4上方設有雙卷螺旋狀的鋼彈簧2，鋼彈簧2支撐著轉向架構架6以上的機車重量。為了減小鋼彈簧2承受的垂向載荷，降低機車運行過程中鋼彈簧2產生的金屬疲勞，從而防止鋼彈簧2斷裂，在鋼彈簧2中設有垂向止擋1。垂向止擋1的底座凸邊132與定位底座4相頂，由於垂向止擋1和定位底座4都是迴轉體，使得垂向止擋1能卡在定位底座4中。在垂向止擋1的正上方設有構架導筒3，機車在空載時，垂向止擋1的橡膠體頂部116就與構架導筒3相接觸，且機車從空載到最大載荷的整個過程中，一系懸掛系統的載荷都由鋼彈簧2和垂向止擋1共同支撐，從而使得垂向止擋1能更好的減小鋼彈簧2承受的垂向載荷。

由於與構架導筒3相接觸的橡膠體頂部116的直徑較大，為防止在機車大載荷下構架導筒3下壓的過程中，橡膠體頂部116產生形變後偏出構架導筒3的邊緣。需要將構架導筒3下方的直徑製造得稍大一些，使得機車從空載到最大載荷的整個過程中，橡膠體頂部116都不會偏離出構架導筒3。

雖然增大垂向止擋1的剛度能更好的減小鋼彈簧2承受的垂向載荷，但是垂向止擋1剛度過大，機車會有脫軌的風險，也會降低機車的減振、降噪效果，還會降低旅客的舒適度。因此為了讓垂向止擋1既能避免機車脫軌，提高機車的減振、降噪性能和旅客的舒適度，又能很好的減小鋼彈簧2承受的垂向載荷，有效的防止鋼彈簧2斷裂，就需要滿足以下要求：首先垂向止擋1的起始剛度要小，且起始時，變剛度的幅度要較小，使得垂向止擋1在起始時就能有很好的減振效果；然後隨著構架導筒3進一步下壓時，垂向止擋1的剛度要能不斷增大，且此時剛度的增加的速度要較快，變剛度的幅度要逐漸增大，使得構架導筒3下壓一定距離後，垂向止擋1能分擔較大的垂向載荷，從而減小鋼彈簧2承受的垂向載荷，且保證超載工況下驅動機構與輪對之間的位置關係不致惡化。

這種機車從空載到最大載荷的整個過程中，一系懸掛系統的載荷都由鋼彈簧2和垂向止擋1共同支撐的結構，使得垂向止擋1能更好的分擔一系懸掛系統的載荷，從而更好的降低機車運行過程中鋼彈簧2產生的金屬疲勞，更好的防止鋼彈簧2斷裂。本實施例的垂向止擋1的剛度就是垂向止擋1承受的載荷與垂向止擋1的橡膠體頂部116下移的距離的比值。垂向止擋1的剛度曲線如圖4所示，圖4中的垂向止擋1變形是指垂向止擋1的橡膠體頂部116下移的距離。

如圖4所示，垂向止擋1承受的載荷從0開始增大時，剛度曲線是較平緩的，且起始的剛度曲線接近線性。也就是說，垂向止擋1的起始剛度較小，且剛度增加的速度較慢。這樣的特性能讓垂向止擋1有較好的減振效果，能防止機車出現脫軌，且旅客會有較好的舒適度。

在本實施例中，隨著垂向止擋1承受的載荷的增大，載荷超過1.8KN時，剛度逐漸呈現非線性增大，也就是說，逐漸呈現變剛度。且載荷超過1.8KN時，橡膠體頂部116下移的距離每增加一定的量，例如每增加1mm，對應的載荷增加較小。也就是說，此時向止擋的變剛度的幅度較小，剛度增加的速度較慢。這樣的特性能讓垂向止擋1有較好的減振效果，能讓旅客有良好的舒適度，同時能有效的防止鋼彈簧2斷裂。

而當垂向止擋1承受大的載荷時，例如超過9KN時，橡膠體頂部116下移的距離每增加一定的量，例如每增加1mm，對應的載荷增加較大。也就是說，此時垂向止擋1的變剛度的幅度較大，剛度增加的速度較快。這樣的特性能讓垂向止擋1分擔更多的載荷，更好的減小鋼彈簧2承受的垂向載荷，從而更有效的防止鋼彈簧2斷裂。

另外，由於機車不同車型空載時的載荷是不同的，且不同車型最大載荷也是不同的，因此不同的機車上對於垂向止擋1的起始剛度和變剛度的要求是不同的，且不同機車對剛度隨載荷的增加而變化的要求也是不同的。所以垂向止擋1的變剛度和剛度需要能靈活的進行調節，以滿足不同類型的機車的具體要求。

如圖1和圖3所示，垂向止擋1為軸對稱的迴轉體，垂向止擋1包括橡膠主體11和底座13。在橡膠主體11上端挖有迴轉體狀的止擋凹槽117，止擋凹槽117的母線118為平滑的曲線，在止擋凹槽117的中間設有向上凸起的橡膠凸臺12。橡膠凸臺12為圓臺狀，橡膠凸臺12包括凸臺頂部121和凸臺外側122。凸臺外側122的下端與止擋凹槽117形成平滑的連接，且橡膠凸臺12與止擋凹槽117是一個整體。

由於橡膠主體11的上端被挖空了，所以橡膠主體11的上端是一個環形迴轉體。橡膠主體11的外側設有2段以上的環形平直段，優選為3段；止擋凹槽117處的橡膠主體11的內側為平滑的圓弧曲面。當機車的載荷增加，構架導筒3向下壓時，止擋凹槽117處的橡膠主體11會向內側滾動，且橡膠凸臺12會逐漸與構架導筒3接近，使得垂向止擋1的剛度逐漸增大。

增大空心的止擋凹槽117處的橡膠主體11的厚度和凸臺頂部121的直徑以及橡膠主體11實心部分的直徑，都能增大垂向止擋1的剛度；增大止擋凹槽117處的橡膠主體11的高度和橡膠凸臺12的高度以及橡膠主體11實心部分的高度，都能減小垂向止擋1的剛度。在本實施例的圓臺狀橡膠凸臺12中，以凸臺頂部121的直徑D2來做為橡膠凸臺12的直徑。橡膠凸臺12的直徑D2優選值為15mm-30mm，橡膠凸臺12的高度H1優選值為15mm-30mm，橡膠體頂部116的厚度D1優選值為5mm-15mm，止擋凹槽117處的橡膠主體11的高度H2優選值為20mm-40mm，橡膠主體11實心部分的直徑D3優選值為80mm-95mm。

橡膠主體11上每段環形平直段與水平面之間呈一定夾角能使得橡膠主體11被構架導筒3下壓時的剛度呈非線性變化，也就是說能讓橡膠主體11產生變剛度。橡膠主體11上兩段相鄰的環形平直段之間是通過環形圓弧段115進行連接的，這是因為環形圓弧段115能降低橡膠主體11在機車載荷下產生形變時的應力集中，能延長垂向止擋1的使用壽命。環形圓弧段115處是垂向止擋1產生變剛度的位置，增加橡膠主體11上的環形圓弧段115的段數能增加垂向止擋1變剛度的次數。

增大環形平直段與水平面之間的夾角或增大凸臺頂部121與凸臺外側122之間的夾角，都能減小垂向止擋1的變剛度的幅度，從而提高垂向止擋1的減振效果，提高旅客的舒適度。反之，減小環形平直段與水平面之間的夾角或減小凸臺頂部121與凸臺外側122之間的夾角，都會增大垂向止擋1的變剛度的幅度，使得凸臺頂部121下移的距離較小時，剛度會較快的增加。

凸臺頂部121與凸臺外側122之間的夾角大於90度，優選值為100度-150度。每段環形平直段與水平面之間的夾角均大於或等於90度，第一環形平直段111與水平面之間的夾角為角A，角A的優選值為115度-135度。第二環形平直段112與水平面之間的夾角為角B，角B的優選值為105度-125度。第三環形平直段113與水平面之間的夾角優選值為90度。

垂向止擋1上的橡膠主體11和橡膠凸臺12上的夾角的個數等於垂向止擋1變剛度的次數。增加垂向止擋1上的環形圓弧段115的段數，能增加垂向止擋1的變剛度的次數。本實施例中橡膠主體11上的環形平直段的段數為3，且3段環形平直段之間用2段環形圓弧段115連接，形成了2個夾角。而橡膠凸臺12的凸臺外側122與橡膠主體11的止擋凹槽117之間通過平滑的方式進行連接，此處也形成了1個夾角。另外凸臺頂部121與凸臺外側122之間也形成了1個夾角。所以垂向止擋1的橡膠主體11和橡膠凸臺12上共有4個夾角，因此本實施例中垂向止擋1的變剛度的次數為4。

而當環形平直段之間的夾角的角度不變時，橡膠主體11上的環形圓弧段115的位置取決於環形平直段的長度，環形圓弧段115所處的位置也是橡膠主體11上夾角所處的位置，因此調節橡膠主體11上的任意一段環形平直段的長度，都能調節垂向止擋1的變剛度的位置。

如圖1、圖2和圖3所示，底座13為迴轉體，底座13包括底座主體131和底座凸邊132；底座主體131上端的厚度小於底座主體131下端的厚度，底座主體131的外側的中間部位設有底座凸邊132，底座凸邊132向外側凸出。底座13嵌在橡膠主體11中，且與橡膠主體11硫化成一個整體，為減小底座13與橡膠主體11結合處的應力集中，防止底座13與橡膠主體11之間在長期的使用過程中產生間隙，嵌在橡膠主體11中的底座13的邊角都加工成了平滑的圓弧倒角。

將金屬的底座13設置在橡膠主體11的下端，當橡膠主體11上端受到垂向載荷的壓力產生形變而向下移動時，底座13能限制橡膠主體11上端進一步向下移動，從而起到垂向限位的作用。因此調節底座13的高度，能調節垂向止擋1進行限位的位置，底座13的高度H5的優選值為30mm-70mm。

底座13是嵌在橡膠主體11中的，尤其是底座凸邊132上方的底座主體131伸入到了橡膠主體11中，底座主體131的頂端到底座凸邊132的頂端的距離為H3。H3的值越大，垂向止擋1的剛度越大，也就是說，增加底座13的高度，尤其是增加H3的高度，會增加垂向止擋1的剛度。反之，降低底座13的高度，尤其是降低H3的高度，會減小垂向止擋1的剛度，H3的優選值為10mm-45mm。

由於底座13是由硬度大的金屬製成，能起到垂向限位的作用，因此底座主體131的頂端以下的橡膠主體11對垂向止擋1的剛度和變剛度幾乎不會產生影響。所以為了方便製造垂向止擋1時將熱的橡膠進行注入，也為了減少橡膠的耗材，在橡膠主體11底部的中間位置設有一個凹孔114。雖然凹孔114的高度H4幾乎不會對垂向止擋1的剛度和變剛度產生影響，但H4的值太大會影響橡膠主體11與底座13結合的牢固程度，因此H4不能與H5等高，H4的優選值為10mm-30mm。

綜上所述，垂向止擋1是通過調節橡膠主體11、止擋凹槽117和橡膠凸臺12的直徑與高度，以及調節底座13的高度，來調節垂向止擋1的剛度；通過調節橡膠主體11上的環形平直段與水平面之間的夾角，以及凸臺外側122與凸臺頂部121的夾角，來調節垂向止擋1的變剛度；通過調節環形平圓弧的段數，來調節垂向止擋1的變剛度的次數；通過調節底座13的高度，來調節垂向止擋1進行限位的位置；通過調節垂向止擋1的剛度、變剛度、以及變剛度的次數，變剛度的位置和垂向止擋1限位的位置來減小鋼彈簧2承受的垂向載荷，從而更好的降低機車運行過程中鋼彈簧2產生的金屬疲勞，更有效的防止鋼彈簧2斷裂。

實施例二

如圖6所示，與實施例一不同之處在於：止擋凹槽117中沒有設置橡膠凸臺12，整個止擋凹槽117是一個母線118為平滑曲線的迴轉體狀的凹槽。本實施例中的止擋凹槽117的高度H6與實施例一中的止擋凹槽117處的橡膠主體11的高度H2是相對應的，但是H6要小於H2，H6的優選值為：6mm-30mm。本實施例中的橡膠體頂部116厚度D1與實施例一中的橡膠體頂部116厚度D1是一致的，優選值也是5mm-15mm。

在止擋凹槽117中去除橡膠凸臺12後，會使得垂向止的剛度和變剛度的可調節的部分變少了。但是仍能通過調節止擋凹槽117處的橡膠主體11的厚度，以及止擋凹槽117的高度H6來調節垂向止擋1的剛度；能通過調節橡膠主體11外側的多段環形平直段與水平面的夾角來調節垂向止擋1的變剛度。

如圖7所示，因此本實施例仍能使得垂向止擋1的起始剛度小，起始變剛度小，使得垂向止擋1在起始時就能有較好的減振效果；而隨著構架導筒3進一步下壓，構架導筒3會逐漸接近止擋凹槽117的底部，垂向止擋1的剛度會不斷增大，且剛度增加的速度會較快，使得構架導筒3下壓一定距離後，垂向止擋1能分擔較大的垂向載荷，從而減小鋼彈簧2承受的垂向載荷。

上述實施例是本發明的優選方案，但本發明並不局限於上述實施例。例如：在上述實施例中橡膠主體11內側止擋凹槽117的是母線118為平滑曲線的迴轉體，也就是說止擋凹槽117是一個圓弧面，但也可以將止擋凹槽117設成像橡膠主體11外側那樣由環形平直段與環形圓弧段115組合而成的多段環形面。又例如：實施例一中的橡膠凸臺12是圓臺狀的，但橡膠凸臺12還可以是母線為向外側凸出的平滑曲線的迴轉體，這種母線為向外側凸出的平滑曲線的迴轉體的橡膠凸臺12的一個特例形狀是：球冠狀橡膠凸臺12。

很顯然，在不脫離本發明所述原理的前提下，作出的若干改進或修飾都應視為本發明的保護範圍。