一种橡胶球铰中加大径向刚度的结构制造技术

本发明专利技术公开了一种橡胶球铰中加大径向刚度的结构，包括芯轴，在芯轴外周与芯轴硫化粘接的橡胶层，在橡胶层外周与橡胶层粘接的环形外套，在芯轴上部橡胶层内的橡胶空腔和芯轴下部橡胶层内的橡胶空腔内，分别设置弹性刚度大于橡胶弹性刚度的支撑体；所述支撑体的内侧与芯轴之间具有万向偏转结构，支撑体的外侧与外套固定连接；工况下，外套获得支撑体的径向支撑，并能够通过万向偏转结构在芯轴上进行任意方向的偏扭转。其优点在于，橡胶球铰的径向刚度能够按要求得到提高；同时，橡胶球铰能够向任意方向偏扭转，确保通过减少橡胶层的橡胶总量所获得的降低偏扭转刚度的效果得以维持，也能够按要求加大橡胶球铰的偏扭转角度。能够按要求加大橡胶球铰的偏扭转角度。能够按要求加大橡胶球铰的偏扭转角度。

【技术实现步骤摘要】
一种橡胶球铰中加大径向刚度的结构


[0001]本专利技术涉及一种抗侧滚扭杆中使用的橡胶球铰，具体涉及一种橡胶球铰中加大径向刚度的结构，属于橡胶球铰


技术介绍

[0002]一直以来，列车上抗侧滚扭杆的垂向拉杆的上下两端均要使用橡胶球铰。
[0003]橡胶球铰制造成本低、不易产生异响。但是，现有用于抗侧滚扭杆的橡胶球铰都是通过硫化形成实心橡胶填充，即在金属芯轴与金属外套之间采用橡胶实心硫化。这种橡胶球铰相对于列车抗侧滚而言，其特点是径向刚度偏小，偏扭转刚度偏大，极限偏扭转角度偏小。
[0004]径向刚度偏小，不能及时、足量地向拉杆和扭转臂传导拉力或推力，导致抗车厢侧滚的反应滞后，车厢侧滚在初始状态不能得到及时有效的抑制。
[0005]偏扭转刚度偏大，极限偏扭转角度偏小的不利后果就是影响到橡胶球铰的使用寿命。抗侧滚扭杆工作时，拉杆要发生角度变化，带动球铰外套绕芯轴发生偏转或扭转，外套与芯轴之间的实心橡胶体使得这种偏转或扭转的刚度很大。某些工况下，这种偏转或扭转的角度要超过15
°
，外套与芯轴之间的橡胶体长期、反复地大角度强力扭转势必导致橡胶体疲劳以及橡胶体与硫化件之间裂损，从而缩短橡胶球铰的使用寿命。
[0006]为解决径向刚度偏小的问题，业内曾采取在橡胶层内加设多层金属隔套一起硫化的方式，使橡胶球铰的径向刚度显著增强，但这样一来，偏扭转刚度偏大和极限偏扭转角度偏小的问题不但没有得到解决，反而比纯橡胶填充支撑的橡胶球铰更加严重。
[0007]为适应大偏转角度、大扭转角度、大径向载荷的恶劣复合载荷工况，我公司将橡胶球铰做了系列改进（于同日另案申报专利技术专利），改进包括降低偏扭转刚度。
[0008]接下来，是如何增加橡胶球铰的径向刚度的问题。如果是单纯的增加橡胶球铰的径向刚度是比较容易的，困难在于必须同时确保降低的偏扭转刚度得以维持。

技术实现思路

[0009]本专利技术要解决的技术问题是：在维持降低的偏扭转刚度的前提下，如何增加橡胶球铰的径向刚度的问题。
[0010]针对上述问题，本专利技术提出的技术方案是：为适应大偏转角度、大扭转角度、大径向载荷的恶劣复合载荷工况，将橡胶球铰中位于芯轴上部的芯轴与外套之间的橡胶层内以及位于芯轴下部的芯轴与外套之间的橡胶层内设置成橡胶空腔。这样设置后，只有芯轴前后的橡胶层为实心橡胶体，在橡胶空腔左右两侧依然具有橡胶支撑壁，橡胶支撑壁依然对外套提供径向支撑力。
[0011]由于橡胶空腔的存在，使得橡胶层的橡胶总量减少了40%左右，从而能够使得其偏扭转刚度显著降低，偏扭转角度相应加大。
[0012]设置橡胶空腔的目的，就是要在橡胶空腔内设置加大径向刚度的机构，而且，设置
加大径向刚度的机构必须确保降低的偏扭转刚度得以维持。
[0013]一种橡胶球铰中加大径向刚度的结构，包括芯轴，在芯轴外周与芯轴硫化粘接的橡胶层，在橡胶层外周与橡胶层粘接的环形外套，在芯轴上部橡胶层内的橡胶空腔和芯轴下部橡胶层内的橡胶空腔内，分别设置弹性刚度大于橡胶弹性刚度的支撑体；所述支撑体的内侧与芯轴之间具有万向偏转结构，支撑体的外侧与外套固定连接；工况下，外套获得支撑体的径向支撑，并能够通过万向偏转结构在芯轴上进行任意方向的偏扭转。
[0014]进一步地，所述万向偏转结构是指芯轴位于橡胶球铰中心部位为球形的芯轴球，芯轴球具有露于橡胶空腔的球面，所述球面刷敷有耐磨耗且摩擦系数低的涂层，形成光滑的外球面；所述支撑体内侧具有与外球面对应的凹球面，凹球面的球半径大于外球面的球半径，凹球面能够在外球面上作任意方向的偏转滑移。
[0015]进一步地，所述支撑体包括内侧的曲面滑块和位于曲面滑块外侧的与曲面滑块连接的衬块，所述衬块为刚性体，曲面滑块为刚度大于橡胶刚度的由复合材料制作的弹性体；所述凹球面为曲面滑块的内侧面。
[0016]进一步地，所述曲面滑块与衬块之间为刚性连接。
[0017]进一步地，所述衬块的内侧具有按橡胶球铰周向开设的T形槽，所述曲面滑块外侧具有与T形槽相配合的T形嵌脚，通过T形嵌脚嵌入T形槽实现述曲面滑块与衬块之间的刚性连接。
[0018]进一步地，所述外球面的球半径小于凹球面的球半径，凹球面的球半径与外球面的球半径的差小于0.1mm。
[0019]进一步地，所述凹球面的球半径与外球面的球半径的差为0.1mm—0.3mm。
[0020]进一步地，所述曲面滑块与衬块之间设置有圆顶形的橡胶夹层，橡胶夹层通过硫化分别与曲面滑块衬块连接；所述橡胶夹层的顶部的厚度大于橡胶夹层的边缘的厚度。
[0021]进一步地，所述所述橡胶夹层的顶部的厚度为0.4—0.6mm，所述橡胶夹层的边缘的厚度为0.2—0.3mm。
[0022]进一步地，外套在橡胶空腔部位开设有径向安装口，所述径向安装口内侧设有止口台；所述衬块外侧具有与衬块一体成型的弧形盖板，所述弧形盖板的厚度与径向安装口至止口台的深度相等；所述加大径向刚度的结构还包括紧固套；装配时，支撑体的曲面滑块及衬块从径向安装口插入至橡胶空腔内，所述弧形盖板的内侧边缘压在径向安装口内侧设置的止口台上，所述弧形盖板的外周面与外套的外周面在同一圆弧面上，所述紧固套以过盈配合方式套在外套及弧形盖板的外周；所述凹球面与外球面之间具有0.1—0.3mm的间距。
[0023]有益效果：橡胶球铰的径向刚度能够按要求得到提高；同时，橡胶球铰能够向任意方向偏扭转，确保通过减少橡胶层的橡胶总量所获得的降低偏扭转刚度的效果得以维持，也能够按要求加大橡胶球铰的偏扭转角度。
附图说明
[0024]图1为所述橡胶球铰的立体示意图；图2为所述橡胶球铰的内窥立体示意图；
图3为所述橡胶球铰与紧固套分拆的立体示意图，图中未示出支撑体；图4为所述橡胶球铰横切面示意图；图5为实施例一所述曲面滑块与衬块分拆的立体示意图；图6为实施例一所述芯轴球与支撑体的横切面示意图，图中示出橡胶球铰在未遭遇较大载荷冲击时曲面滑块的凹球面与芯轴的外球面之间有间隙；图7为实施例一所述芯轴球与支撑体的横切面示意图，图中示出橡胶球铰在遭遇大载荷冲击时曲面滑块的凹球面与芯轴的外球面之间相贴合，芯轴的外球面获得最大受压面；图8为为实施例二所述曲面滑块与衬块分拆的立体示意图，图中未示出橡胶夹层；图9为实施例二所述芯轴球与支撑体的横切面示意图，图中示出橡胶球铰在未遭遇较大载荷冲击时曲面滑块的凹球面与芯轴的外球面之间有间隙；图10为实施例二所述芯轴球与支撑体的横切面示意图，图中示出橡胶球铰在遭遇大载荷冲击时曲面滑块的凹球面与芯轴的外球面之间相贴合，芯轴的外球面获得最大受压面；图中F2、F3表示橡胶夹层的边缘受压达到形变极限时衬块施加在曲面滑块外侧边缘的力，F1表示芯轴球外球面对曲面滑块顶部区域施加的反作用力，当F1、F2、F3的力达到一定值时，迫使曲面滑块进一步变形，使曲面滑块的凹球面与芯轴的外球面之间相贴合。
[0025]图中：1、芯轴；11、芯轴球；12、涂层；13、外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种橡胶球铰中加大径向刚度的结构，包括芯轴（1），在芯轴（1）外周与芯轴（1）硫化粘接的橡胶层（3），在橡胶层（3）外周与橡胶层（3）粘接的环形外套（2），其特征在于：在芯轴（1）上部橡胶层（3）内的橡胶空腔（31）和芯轴（1）下部橡胶层（3）内的橡胶空腔（31）内，分别设置弹性刚度大于橡胶弹性刚度的支撑体；所述支撑体的内侧与芯轴（1）之间具有万向偏转结构，支撑体的外侧与外套（2）固定连接；工况下，外套（2）获得支撑体的径向支撑，并能够通过万向偏转结构在芯轴上进行任意方向的偏扭转。2.根据权利要求1所述的橡胶球铰中加大径向刚度的结构，其特征在于：所述万向偏转结构是指芯轴（1）位于橡胶球铰中心部位为球形的芯轴球（11），芯轴球（11）具有露于橡胶空腔（31）的球面，所述球面刷敷有耐磨耗且摩擦系数低的涂层（12），形成光滑的外球面（13）；所述支撑体内侧具有与外球面（13）对应的凹球面（52），凹球面（52）的球半径大于外球面（13）的球半径，凹球面（52）能够在外球面（13）上作任意方向的偏转滑移。3.根据权利要求2所述的橡胶球铰中加大径向刚度的结构，其特征在于：所述支撑体包括内侧的曲面滑块（5）和位于曲面滑块（5）外侧的与曲面滑块（5）连接的衬块（4），所述衬块（4）为刚性体，曲面滑块（5）为刚度大于橡胶刚度的由复合材料制作的弹性体；所述凹球面（52）为曲面滑块（5）的内侧面。4.根据权利要求3所述的橡胶球铰中加大径向刚度的结构，其特征在于：所述曲面滑块（5）与衬块（4）之间为刚性连接。5.根据权利要求4所述的橡胶球铰中加大径向刚度的结构，其特征在于：所述衬块（4）的内侧具有按橡胶球铰周向开设的T形槽（41），所述曲面滑块（5）外侧具有与T形槽（41）相配合的T形嵌脚（51），通过T形嵌脚（51）嵌入T形槽（41）实现述曲面滑块（5）与...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙海燕，刘文松，李东阁，李刚，於珂睿，杨哲，冯永平，
申请(专利权)人：株洲时代瑞唯减振装备有限公司，
类型：发明
国别省市：