[发明专利]一种采用喇叭口式隔板的锥形弹簧及减振方法

说明书

技术领域

本发明涉及采用橡胶弹性元件减振技术领域。

背景技术

锥形弹簧是常用的一种橡胶金属复合的减振降噪元件，主要指金属橡胶结合的具有减振作用的弹簧，弹簧的外观呈锥形结构。锥形弹簧安装在机车车辆一系悬挂和二系悬挂的车体上，主要作用为承受车体和构架的载荷。应用原理为：车辆正常运行时，锥形弹簧不但承受构架和车体的垂向载荷，保证车体与地面的高度外，还承受牵引或制动方向的纵向力，同时在过弯道时承受横向力，确保车辆运行时的舒适度。锥形弹簧结构应用最为普遍的是金属件均为锥型直板的结构。随着机车车辆技术的发展，特别是高铁动车组、城轨、地铁和低地板车技术的发展，锥形弹簧需要更好地满足车辆的动力学要求，在确保蠕变性能和刚度性能的情况下，提高疲劳寿命成为锥形弹簧研究的重要方向。锥形弹簧是终身免维修的产品，现代车辆承受的疲劳载荷也越来越苛刻，对锥形弹簧疲劳性能的要求越来越高，迫切需要有一种新型的结构以实现这些要求。现有锥形弹簧存在的主要问题有：1、橡胶受载后主要产生剪切变形，导致橡胶受载不均，存在受拉的情况，橡胶的特性是抗压但不抗拉，因此受拉部位容易出现开胶和裂纹，缩短产品的疲劳寿命，影响产品的使用；2、橡胶受载后容易产生“褶皱”变形，褶皱处容易产生摩擦生热，最终因橡胶疲劳失效导致橡胶开裂。

现有技术中，实用新型专利CN201420133483.8公开了一种圆柱式和圆锥式相结合的锥形弹簧，包括硫化在一起的金属件和橡胶体，所述金属件包括外套、芯轴以及位于外套和芯轴之间的隔套，所述锥形弹簧采用圆柱形和圆锥形相结合的结构，其上部为圆柱形段、下部为圆锥形段。所述金属件为圆柱形和圆锥形相结合的结构；所述锥形弹簧为由金属件和橡胶通过胶黏剂以及高温硫化形成的整体结构。所述金属件的圆柱形段长度以及圆锥形段锥角的角度，与垂向刚度和水平刚度的大小相配合。所述橡胶体上设有盲孔；所述隔套为二层以上。申请号为201510115772.4的中国发明专利申请公开了一种锥形弹簧变刚度及防止褶皱和开裂的方法及产品，锥形弹簧包括内锥体、橡胶体和外锥体，橡胶体环绕在内锥体的外围，外锥体环绕在橡胶体的外围，橡胶体与内锥体和外锥体一起形成一个锥形布置的橡胶金属弹簧；锥形弹簧的橡胶体上部橡胶型面和橡胶体下部橡胶型面采用多段结构形式；其中，橡胶体上部橡胶型面为多段下坡结构，橡胶体下部橡胶型面为多段上坡结构；锥形弹簧通过改变橡胶体上部橡胶型面多段下坡结构和橡胶体下部橡胶型面多段上坡结构中每一段的形状、斜率、长度和段数，来调整锥形弹簧的刚度变化的大小和刚度变化的位置，并通过控制多段的数量实现多次变刚度的调整。以上现有技术，在有效分配橡胶内部的应力应变分布情况等方面有待进一步改进。

发明内容

本发明的目的在于针对现有锥形弹簧的不足，提供一种采用喇叭口式隔板的锥形弹簧及减振方法，采用喇叭口式隔板和斜面式橡胶型面相结合的方式，在满足锥形弹簧各向刚度性能匹配的前提下，优化承受载荷后橡胶型面的变形方式，能有效地改善橡胶内部的应力应变分布情况，提高锥形弹簧的疲劳寿命。

本发明的技术方案是：一种采用喇叭口式隔板的锥形弹簧，包括通过胶黏剂硫化在一起的外套、芯轴、隔板和橡胶，隔板位于外套和芯轴之间，隔板设有一层以上，所述隔板采用喇叭口式结构，隔板为喇叭口式隔板。

所述橡胶包括橡胶型面，橡胶型面采用斜面式结构，橡胶型面为斜面式橡胶型面，所述橡胶为斜面式型面橡胶。

斜面式型面包括位于橡胶顶面的上斜面式橡胶型面和位于橡胶底面的下斜面式橡胶型面。

喇叭口式隔板上部开口为喇叭口状，开口半径大小与锥形弹簧的垂向刚度和水平刚度相匹配。

所述隔板设有三层，从内至外依次包括喇叭口式隔板一、喇叭口式隔板二和喇叭口式隔板三。

所述外套和芯轴也采用喇叭口式结构，外套和芯轴的形状结构与隔板的形状结构相配合。

一种减振方法， 采用锥形弹簧进行减振，锥形弹簧的隔板采用喇叭口式结构，锥形弹簧的橡胶型面采用斜面式型面结构，通过喇叭口式结构和斜面式型面结构的组合来改善橡胶内部的应力应变分布状况，提高锥形弹簧的疲劳寿命。

所述锥形弹簧为上述采用喇叭口式隔板的锥形弹簧；锥形弹簧的芯轴、外套和隔板均采用相互配合的喇叭口式结构，当锥形弹簧在承受垂向载荷或者同时承受垂向载荷+水平载荷时，橡胶处于剪切和压缩相结合状态，支撑垂向载荷，同时提供水平刚度；