一种整体式空、实向橡胶节点的补强方法技术

本发明专利技术公开了一种整体式空、实向橡胶节点的补强方法，所述补强方法是通过在整体式空、实向橡胶节点中金属外套的内壁上且位于应力过渡区内设置补强结构凸块来对金属外套进行补强的。本发明专利技术通过在金属外套的内壁上且位于应力过渡区内增设补强结构凸块对金属外套进行补强，从而大大的减小了金属外套在空、实向上变形程度的差异，减小了产品椭圆现象的发生，便于整体式空、实向橡胶节点的安装，提高整体式空、实向橡胶节点的性能及使用寿命且避免了损坏其他与之相关的装配件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种补强方法，尤其涉及一种整体式空、实向橡胶节点的补强方法。
技术介绍
橡胶节点应用于车辆转向架悬挂系统中，是实现车辆牵引或者制动平稳保证车辆动力学舒适性的关键元件之一。在轨道车辆中，橡胶节点分别安装在牵引拉杆的两端作为柔性连接关节，牵引拉杆的一端通过橡胶节点连接在转向架上，其另一端通过橡胶节点与车体相连，用于传递转向架和车体之间的牵引力和制动力，从而使轨道车辆在牵引和制动以及运行时具有良好的动力学舒适性。橡胶节点的技术方案按其结构大体分为三种类型：整体式回转体橡胶节点、整体式空、实向橡胶节点以及组装式分瓣橡胶节点。现有的整体式空、实向橡胶节点的结构包括金属芯轴（或者金属套筒）、金属外套以及带空隙的橡胶弹性体，三者通过特定的硫化过程硫化成型为一整体后，一般再通过径向挤压并二次精加工形成成品，在橡胶节点中，从其中心点往具有空隙的橡胶弹性体延伸的方向为该橡胶节点的空向，从其中心点往不具有空隙的橡胶弹性体延伸的方向为该橡胶节点的实向。图1为一种设置有两个空隙1的整体式空、实向橡胶节点，两个空隙1关于金属芯轴2的轴线对称分布，在该图中，X向代表该橡胶节点的实向，Y向代表该橡胶节点的空向，因此从图1中可以看出，空、实向在该橡胶节点上沿周向依次交替分布。当加工时对图1中的橡胶节点进行径向挤压后，橡胶节点的金属外套变形程度差异大而形成一个椭圆，影响橡胶节点的安装，这种现象称为产品椭圆现象。另外，在橡胶节点的工作过程中，受到工作载荷的影响，橡胶节点随着使用时间的增加，其产品椭圆程度会更加明显，这样，橡胶节点的椭圆现象一方面会影响产品的性能及使用寿命，另外一方面，其会损坏其他与之相关的装配件。公开号为CN101520076A，公开日为2009年9月2日的中国专利技术专利公开了一种弹性元件变刚度方法，包括外套、内套和弹性橡胶体，该方法包括在弹性元件的工作方向上对称的掏空弹性橡胶体，形成空气隔离区，使该方向产生一个空气段而形成不连续结构，通过弹性元件的不同部位提供不同阶段的产品径向刚度，实现整个弹性元件不同情况不同径向刚度的变化。上述专利文献中的弹性元件中由于存在空、实向，在受到径向挤压后，其金属外套在空、实向上变形程度的差异也会很大，从而产生上述问题。图2为一种设置有三个空隙的整体式空、实向橡胶节点，其中的两个空隙1关于金属芯轴2的轴线对称分布，在该图中，X向代表该橡胶节点的实向，Y向代表该橡胶节点的空向，因此从图2中可以看出，空、实向在该橡胶节点上也是沿周向依次交替分布的。图2中的整体式空、实向橡胶节点在进行径向挤压后，也会出现橡胶节点的金属外套变形程度差异大，导致产生影响橡胶节点的安装、影响产品的性能及使用寿命和损坏其他与之相关的装配件的问题。综上，如何设计一种方法，使其能减小金属外套在空、实向上变形程度的差异，以便于安装，提高橡胶节点的性能及使用寿命且能避免损坏其他与之相关的装配件是急需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的缺陷，提供一种整体式空、实向橡胶节点的补强方法，其能减小金属外套在空、实向上变形程度的差异，以便于安装，提高了橡胶节点的性能及使用寿命且能避免损坏其他与之相关的装配件。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案为：一种整体式空、实向橡胶节点的补强方法，所述补强方法是通过在整体式空、实向橡胶节点中金属外套的内壁上且位于应力过渡区内设置补强结构凸块来对金属外套进行补强的。优选的，所述补强结构凸块在应力过渡区内具体位置的确定是根据受到径向挤压后的整体式空、实向橡胶节点的刚度、作用力和应力分布状况来设置的，其具体步骤为：（1）、根据整体式空、实向橡胶节点刚度设计要求，先确定整体式空、实向橡胶节点的具体结构；（2）、通过有限元法计算第（1）步骤中整体式空、实向橡胶节点受到径向挤压后的作用力及应力分布状况；（3）、根据第（2）步骤中的计算结果确定出应力过渡区的位置，将补强结构凸块设置到金属外套的内壁上且位于应力过渡区内的位置处，得到具有补强结构凸块的整体式空、实向橡胶节点；（4）、通过有限元法计算具有补强结构凸块的整体式空、实向橡胶节点的刚度、挤压后的作用力及应力分布状况；（5）、检查第（4）步骤中计算出的刚度、挤压后的作用力及应力分布状况是否符合要求；如果都符合要求，则完成整个补强步骤；如果其中有一项不符合要求，则沿周向在金属外套的内壁上且在位于应力过渡区内调整补强结构凸块的位置，再返回从第（4）步骤开始执行直至完成整个补强步骤。优选的，所述第（2）步骤中有限元法计算是通过三维软件建立模型，根据实际载荷确定整体式空、实向橡胶节点各部件材料属性进行分析计算，得到金属外套和金属芯轴的应力应变云图，确定整体式空、实向橡胶节点在给定条件下金属外套和金属芯轴的变形状态，其具体步骤为：a、使用软件建立整体式空、实向橡胶节点的几何特征模型，并可在软件中确定整体式空、实向橡胶节点各部件的几何位置特征；b、将整体式空、实向橡胶节点几何特征模型转化为网格软件所支持格式并对不影响分析的细部特征进行简化，最后对所有部件进行网格划分，建立整体式空、实向橡胶节点网格模型； c、对整体式空、实向橡胶节点各部件相应表面进行关系定义，根据关系定义对各部件进行表面连接；d、对所建立整体式空、实向橡胶节点网格模型各个部件进行材料及截面属性定义；e、根据整体式空、实向橡胶节点的实际载荷及边界条件，在整体式空、实向橡胶节点网格模型上施加相应边界条件及载荷条件；f、将所建立分析整体式空、实向橡胶节点模型提交有限元分析软件进行求解计算，获取各部件应力应变分布，最终得到金属外套和金属芯轴的应力应变云图，确定整体式空、实向橡胶节点在给定条件下金属外套和金属芯轴的变形状态。优选的，所述第c步骤中的表面连接是通过共节点方法来对各个部件表面进行共节点处理的。优选的，所述第d步骤中的材料及截面属性定义需要根据实际载荷条件进行选择，即若实际载荷较小，整体式空、实向橡胶节点变形较小，则金属外套和金属芯轴只需定义弹性属性，橡胶弹性体选择适应于小变形的本构模型；若实际载荷大，整体式空、实向橡胶节点变形较大，则金属外套和金属芯轴定义塑性属性，橡胶弹性体选择适应于大变形的或者非线性的本构模型。优选的，所述第d步骤中，金属外套或金属芯轴若其各向尺寸相差较大则应选取非协调单元。优选的，所述第e步骤中，整体式空、实向橡胶节点在径向预载荷作用下，其垂直于径向预载荷方向约束应施加自由约束。优选的，在三维软件建立模型时，若在设计要求中整体式空、实向橡胶节点的安装配合部件具有刚度则应当在模型中设置相应具有实际刚度特性或者相等变形的径向预载工装。优选的，所述具有补强结构凸块的整体式空、实向橡胶节点包括金属芯轴、金属外套和设置有空隙的橡胶弹性体，所述金属芯轴包括轴体和设置在所述轴体中部的金属芯轴凸缘，橡胶弹性体设置在金属芯轴凸缘和金属外套之间，所述橡胶弹性体、金属芯轴凸缘和金属外套硫化形成一体，所述应力过渡区位于整体式空、实向橡胶节点的空向和实向相接处；所述补强结构凸块为三角形、梯形或圆弧形。优选的，所述空隙设置有两个，其关于金属芯轴的轴线对称分布在橡胶弹性体上；沿实向在所述金属外套的内壁上设置有两个关于金属芯轴对称的实向凹槽，沿空向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种整体式空、实向橡胶节点的补强方法，其特征在于：所述补强方法是通过在整体式空、实向橡胶节点中金属外套的内壁上且位于应力过渡区内设置补强结构凸块来对金属外套进行补强的。

【技术特征摘要】
1.一种整体式空、实向橡胶节点的补强方法，其特征在于：所述补强方法是通过在整体式空、实向橡胶节点中金属外套的内壁上且位于应力过渡区内设置补强结构凸块来对金属外套进行补强的。2.根据权利要求1所述的补强方法，其特征在于：所述补强结构凸块在应力过渡区内具体位置的确定是根据受到径向挤压后的整体式空、实向橡胶节点的刚度、作用力和应力分布状况来设置的，其具体步骤为：（1）、根据整体式空、实向橡胶节点刚度设计要求，先确定整体式空、实向橡胶节点的具体结构；（2）、通过有限元法计算第（1）步骤中整体式空、实向橡胶节点受到径向挤压后的作用力及应力分布状况；（3）、根据第（2）步骤中的计算结果确定出应力过渡区的位置，将补强结构凸块设置到金属外套的内壁上且位于应力过渡区内的位置处，得到具有补强结构凸块的整体式空、实向橡胶节点；（4）、通过有限元法计算具有补强结构凸块的整体式空、实向橡胶节点的刚度、挤压后的作用力及应力分布状况；（5）、检查第（4）步骤中计算出的刚度、挤压后的作用力及应力分布状况是否符合要求；如果都符合要求，则完成整个补强步骤；如果其中有一项不符合要求，则沿周向在金属外套的内壁上且在位于应力过渡区内调整补强结构凸块的位置，再返回从第（4）步骤开始执行直至完成整个补强步骤。3.根据权利要求2所述的补强方法，其特征在于：所述第（2）步骤中有限元法计算是通过三维软件建立模型，根据实际载荷确定整体式空、实向橡胶节点各部件材料属性进行分析计算，得到金属外套和金属芯轴的应力应变云图，确定整体式空、实向橡胶节点在给定条件下金属外套和金属芯轴的变形状态，其具体步骤为：a、使用软件建立整体式空、实向橡胶节点的几何特征模型，并可在软件中确定整体式空、实向橡胶节点各部件的几何位置特征；b、将整体式空、实向橡胶节点几何特征模型转化为网格软件所支持格式并对不影响分析的细部特征进行简化，最后对所有部件进行网格划分，建立整体式空、实向橡胶节点网格模型； c、对整体式空、实向橡胶节点各部件相应表面进行关系定义，根据关系定义对各部件进行表面连接；d、对所建立整体式空、实向橡胶节点网格模型各个部件进行材料及截面属性定义；e、根据整体式空、实向橡胶节点的实际载荷及边界条件，在整体式空、实向橡胶节点网格模型上施加相应边界条件及载荷条件；f、将所建立分析整体式空、实向橡胶节点模型提交有限元分析软件进行求解计算，获取各部件应力应变分布，最终得到金属外套和金属芯轴的应力应变云图，确定整体式空、实向橡胶节点在给定条件下金属外套和金属芯轴的变...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯万盛，程海涛，荣继刚，林胜，张玉祥，蒋仲三，罗俊，曾慧，
申请(专利权)人：株洲时代新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43