[发明专利]工字型衬套与叠层弹簧配合的球铰轴向变刚度方法及球铰

说明书

一种工字型衬套与叠层弹簧配合的球铰轴向变刚度方法，通过调整橡胶金属复合类球铰的金属件与橡胶件的位置关系调整橡胶金属复合类球铰的非线性变刚度，调整橡胶金属复合类球铰的金属件与橡胶件的位置关系调整橡胶金属复合类球铰的非线性变刚度是将球饺的金属件与橡胶件分为两部分，一部分为工字型衬套，另一部分为叠层弹簧，通过工字型衬套实现橡胶金属复合类球铰的径向变刚度和小刚度的轴向变刚度，同时通过叠层弹簧现橡胶金属复合类球铰的大刚度的轴向变刚度，通过两部分组合实现整个球铰的非线性变刚度调整，使得整个橡胶金属复合类球铰的刚度在径向和轴向非线性变化。

技术领域

本发明涉及到一种轨道车辆部件的变刚度方法及产品，尤其是涉及一种橡胶金属复合球铰类非线性变刚度调整方法及球铰，该种橡胶金属复合类球铰非线性变刚度调整方法及球铰可以同时实现球铰的径向和轴向刚度高度非线性，从而给转向架设计提供了由球铰的轴向来实现纵向承载的安装可能，属于轨道车辆制造技术领域。

背景技术

橡胶金属牵引球铰是属于橡胶金属复合类球铰的一种，也是机车车体和转向架之间传递牵引及制动力的关键部件之一，目前机车所用的橡胶金属牵引球铰为了保证变刚度调整大都采用橡胶与金属复合件，这种橡胶金属牵引球铰质量较轻, 并能实现柔性牵引以达到减振降噪的目的。但也正因为橡胶金属牵引球铰是橡胶与金属的复合件制作成的，所以在实际运行中，由于两种材料的不同特性，容易导致某一种材料的损坏，而影响整个球铰的性能。一般来讲, 橡胶金属复合弹性元件的破坏形式大都为橡胶本体破坏或者橡胶与金属骨架间的粘接破坏, 这种破坏主要是因为橡胶本体或橡胶与金属骨架间粘合处应力应变水平过高而导致的, 金属本体因材料强度相对较高而很难最先破坏。因此, 在设计橡胶金属牵引球铰时, 在考虑产品刚度性能的同时, 尽量降低橡胶的应力应变水平 , 提高疲劳可靠性的有效方法，这就需要有很好的变刚度性能，尤其是需要较好的非线性变刚度调整。可是现有的牵引球铰都只能通过结构设计实现径向刚度非线性调整，也就是说主要只是考虑径向非线性变刚度的调整，这就促使主机厂在设计转向架时需将牵引球铰的安装方式设计为球铰的径向来实现纵向承载，这样就使得整个转向架的结构设计受到很大限制，很有必要对此加以改进。

通过专利检索没发现有与本发明相同技术的专利文献报道，与本发明有一定关系的专利主要有以下几个：

1、专利号为CN200810143027.0，名称为“球铰类橡胶弹性元件变刚度方法及球铰类橡胶弹性元件”的发明专利，该专利公开了一种球铰类橡胶弹性元件变刚度方法及球铰类橡胶弹性元件，采取多段式球铰类橡胶弹性体组合的方式，并使得每一段的球铰类橡胶弹性体的非线性特性不一样，通过将不同非线性特性球铰类橡胶弹性体组合在一个芯轴上，实现整个球铰类橡胶弹性元件不同情况不同径向刚度的变化，从而达到变刚度的目的。球铰类橡胶弹性元件，包括一个金属芯轴、金属外套、弹性橡胶体和金属内套；弹性橡胶体与金属外套和金属内套通过硫化成为一体，且金属内套套在金属芯轴上。本发明的特点在于球铰类橡胶弹性元件为相互独立的三段式弹性体组合结构，整个球铰类橡胶弹性元件是由三个独立的金属外套、弹性橡胶体、金属内套组合构成，弹性体在芯轴上轴向组合起来连接成一个整体。

2、专利号为CN201620192297.0，名称为“金属橡胶球铰”的实用新型专利，该专利公开了一种金属橡胶球铰，从内到外包括芯轴、弹性橡胶层和外套，芯轴上至少具有两个轴向设置的止挡，止挡沿芯轴圆周方向均匀间隔分布，止挡和外套之间开有沿轴向的通孔，其特征在于所述的通孔由靠近外套侧的外型面、靠近止挡侧的内型面和两个侧面合围组成，外型面与外套内壁间具有间隙，内型面与止挡间具有间隙，两个所述的侧面对称分布，所述的外型面为与外套同轴的圆弧面，外型面的边缘设置在内型面边缘的外侧，所述的侧面为从内型面边缘向外型面边缘逐渐靠近的圆弧面，并且侧面为向外型面凸进的凸弧面。本发明的金属橡胶球铰在径向变形条件下，刚度变化平缓并且橡胶型面不打折。