[发明专利]复合锥形橡胶弹簧及其刚度设计方法

说明书

复合锥形橡胶弹簧，包括锥形橡胶弹簧，其特征在于：所述的锥形橡胶弹簧中密封设置液压阻尼机构，液压阻尼机构随锥形橡胶弹簧的垂向承载而产生动态阻尼，为锥形橡胶弹簧提供动态刚度。本发明充分发挥锥形橡胶弹簧中橡胶体的弹性支撑作用和液压阻尼机构的动态硬化作用，满足高速行驶重载行驶时一系悬挂系统垂向刚度提升的需求，提高列车的运行平稳性，保证复合维形橡胶弹簧的垂向刚度在承载过程中的动态变化满足变刚度需求。本发明还提供一种复合锥形橡胶弹簧的刚度设计方法。

技术领域

本发明涉及一种复合锥形橡胶弹簧及其刚度设计方法，用于轨道车辆转向架一系悬挂系统中。

背景技术

将轴箱弹簧设置在转向架上的主要目的是用于保证车辆运行平稳和安全，轴箱弹簧主要是安装在轴箱与构架之间，起一系减振作用。低速行驶时，要求一系悬挂系统能够提供较低的垂向刚度，及低频时产品能够适应线路的垂向高低不平的变化，大的垂向刚度会造成列车脱轨；但高速行驶重载行驶时，要求一系悬挂系统能够较高的垂向刚度，及高频时阻断来此轨道的垂向振动，实现列车的平稳性。现有传统的纯橡胶锥形弹簧的无法实现多变化性能的要求。通常，轴箱弹簧由钢弹簧或者橡胶弹簧结构提供所需的垂向刚度，而吸收轮轨及车辆上的振动则是通过外联多套油压减振器提供阻尼来实现。此种轴箱弹簧的构造方式占用的安装空间较大，与此同时，由于实现减振与提供阻尼的部件的安装位置存在差异，还容易出现偏载的情况。

为解决上述问题，现有技术采用了在锥形弹簧内部设计内置橡胶囊的方式，且主要是利用空气通过节流孔所产生的阻尼力来消耗振动能量，实现减振作用。此种方式存在的不足之处是：在实施的过程中需要提供单独的压力气源，由此会增加构架的结构负担。又因为锥形弹簧内部空间有限，导致内置气囊的内容积受限，很难通过节流孔的方式实现较大的阻尼。此外，内置气囊的密封性要求较高，实现密封及安装的难度较大。

发明内容

本发明提供的复合锥形橡胶弹簧及其刚度设计方法，充分发挥锥形橡胶弹簧中橡胶体的弹性支撑作用和液压阻尼机构的动态硬化作用，满足高速行驶重载行驶时一系悬挂系统垂向刚度提升的需求，提高列车的运行平稳性，保证复合维形橡胶弹簧的垂向刚度在承载过程中的动态变化满足变刚度需求。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

复合锥形橡胶弹簧，包括锥形橡胶弹簧，其特征在于：所述的锥形橡胶弹簧中密封设置液压阻尼机构，液压阻尼机构随锥形橡胶弹簧的垂向承载而产生动态阻尼，为锥形橡胶弹簧提供动态刚度。

优选的，所述的液压阻尼机构沿中轴线密封设置，包括注入油液且可变形的主腔室和未注入液压油且不可变形的负腔室，主腔室和负腔室通过阻尼流道联通，主腔室中的油液随锥形橡胶弹簧的垂向承载而流入负腔室中，形成阻尼力。

优选的，所述的锥形橡胶弹簧包括外套、芯轴以及硫化在外套和芯轴之间的橡胶体，外套下端通过外底板密封，芯轴下端通过内底板密封，内底板、橡胶体下型面和外底板之间合围形成主腔室，负腔室开设在芯轴内。

优选的，所述的内腔室内装有弹力组件，弹力组件抵在内底板上且随主腔室的压力增大而运动，使阻尼流道的油液流量增大。

优选的，所述的弹力组件包括弹簧和抵在内底板上的阻尼板，弹簧将阻尼板压紧在内底板上，且阻尼板与芯轴密封配合，阻尼通道从内底板延伸至阻尼板。

优选的，所述的内底板中心开有大通孔，阻尼板中心开有直径小于大通孔的小通孔，大通孔与小通孔同轴联通形成阻尼通道。

优选的，装车状态下橡胶体预压缩，油液充满主腔室且主腔室的油压小于弹簧的弹力。

优选的，所述的负腔室呈从下至上直径逐渐增大的锥形腔，弹簧上端与芯轴固定，下端与阻尼板固定。