一种中心销套的轻量化方法及中心销套技术

本发明专利技术涉及轨道车辆减振部件制造领域，具体为中心销套的轻量化方法，所述中心销套包括外套、芯轴和硫化在外套和芯轴之间的橡胶体，将外套使用密度低的金属材料，通过有限元分析确定外套与橡胶体的厚度，保证外套的强度；再通过在橡胶体的内部设置曲面造型，使橡胶体内部呈实向和空向结合，保证整个中心销套的径向刚度及外套的椭圆度；空向为沿着芯轴轴向延长方向贯通，且沿着芯轴周向环向分布；空向为靠近外套一侧的边缘呈弧形，弧形与外套的内壁呈同心设置。本发明专利技术选用密度低的金属材料外套，为了提高外套强度，防止外套压溃现象；将外套与橡胶体的厚度进行科学的设计，可以降低空向和实向外径之间的椭圆度，兼顾了橡胶的刚度和可靠性。可靠性。可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种中心销套的轻量化方法及中心销套


[0001]本专利技术涉及一种中心销套的轻量化方法及中心销套，属于轨道车辆减振部件制造领域。

技术介绍

[0002]中心销作为轨道车辆牵引系统回转的中心，是轨道车辆转向架的关键部件之一，主要用以传递纵向和横向作用力。中心销的中心部分通过中心销套与牵引中心销座相配合，因此中心销套是中心销与转向架连接的重要部件，中心销套通常由金属内套、金属外套和中部橡胶体三者橡胶硫化而成，通过中心销套的橡胶变形可以满足车体和转向架之间的相对转动，以改善车辆的振动性能和提高乘坐的舒适性。现有技术中，有如下专利涉及中心销套：1、专利号为“CN201920578201.8”，专利名称为“一种铁路车辆转向架牵引装置用中心销套”的技术专利，提供的一种中心销套的芯轴结构增加了若干凹槽，改变了橡胶型面的结构，有效地增加了中心销套的扭转刚度。通过在芯轴开设有第一轴向开口和第二轴向开口且第一轴向开口的内圈锥面锥角大于锥面自锁角有利于降低中心销与中心销套的拆解难度。并且通过在橡胶层的两端开设橡胶成型面有效降低了橡胶层的刚度。该专利也仅能实现轨道纵向方向的变刚度，不能实现轨道横向方向的变刚度，并且产品整体重量较大。
[0003]2、专利号为“201020614439.0”，专利名称为“一种转向架牵引装置用中心销套”的技术专利，中间的橡胶层开有两个轴向通孔，内圈锥面锥角大于锥面自锁角。该技术由于中间的橡胶层开有两个轴向通孔，使中心销套在轨道纵向方向可实现变刚度，自身扭转刚度小；内圈锥面锥角大于锥面自锁角，方便了中心销与中心销套的分离，但是该专利仅能实现轨道纵向方向的变刚度，不能实现轨道横向方向的变刚度，且产品的外径椭圆度高，受力不均匀。
[0004]3、专利号为“201020659735.2”，专利名称为“一种铁路车辆转向架用中心销套”的技术专利，该中心销套芯轴的长度大于外套的长度，单层橡胶与芯轴接触的一侧与芯轴的长度相同，与外套接触的一侧长度与外套相同，单层橡胶的两端宽部与窄部之间呈弧形平滑过渡，芯轴设置为内部呈锥形中空的环状轴体。该技术结构简单，在承受不同方向的径向载荷时，具有不同的径向刚度，纵向可以实现变刚度，以减小车辆启动和制动时转向架纵向冲击对中心销的影响；轴向低扭转刚度，满足了车辆过小曲线时，中央牵引装置内部连接件不发生相对松动，但是该专利也仅能实现轨道纵向方向的变刚度，不能实现轨道横向方向的变刚度，承载能力低，且不利于产品的安装。
[0005]综上所述，如何设计一种在满足径向刚度的同时，尽可能能满足产品轻量化，并且符合产品的偏扭转刚度要求，且在横向、纵向两向上均可以实现非线性变刚，并使整个圆周方向橡胶的收缩应力相似、受力均匀的中心销套，是当下亟须解决的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种中心销套的轻量化方法，由于产品的重量主要分布于内套、外套及橡胶体三部分，本方法从产品的实际结构出发，整体考虑，先将外套的材质变为密度较小的金属材料；可以有效地减轻产品整体的重量；同时，为了保证低密度金属材料带来的椭圆度较大的问题，通过对橡胶体空实向的结合设计，有效地减少外套的变形度。
[0007]为达到上述目的，本专利技术提出如下技术方案：公开一种中心销套的轻量化方法，所述中心销套包括外套、芯轴和硫化在外套和芯轴之间的橡胶体，将外套使用密度低的金属材料进行轻量化，再通过在橡胶体的内部设置曲面造型，使橡胶体内部呈实向和空向结合；所述空向为沿着芯轴轴向延长方向贯通，且沿着芯轴周向环向分布；所述空向为靠近外套一侧的边缘一和与边缘一相对设置的边缘二，所述边缘一呈向外套一侧凸出的弧形。
[0008]进一步地，所述密度低的金属材料为铝合金，为防止外套在压装时压溃，通过有限元分析确定外套的厚度，将外套的厚度由h加厚为H，以保证外套的强度；外套挤压橡胶体由B相应的减小至b，使得橡胶体积由V减小至v，其（B
‑
b）/B=（V
‑
v）/V；以保证整个中心销套的径向刚度。
[0009]常规的钢结构外套是因其强度高，装配性能可靠而被广泛应用。本专利技术的轻量化方法反其道而行，使用了密度低的金属材料外套，可以实现中心销套的轻量化。但密度低的金属材料其强度较低，为了提高外套强度，防止外套压溃现象，且提高了外套抗变形能力，需要将外套的厚度增加的比现有结构中的外套的厚度；更改了外套厚度，由于空间有限，橡胶体的厚度也随之减薄，橡胶体的用量减小会带来刚度增大，为了调节橡胶体的刚度采用空向和实向相结合的设计；由于外套材料的改变，轻密度材料在压装时易产生形变，其椭圆度较现有产品增大较多，因此将空向设置为沿着芯轴周向环向分布；所述空向的边缘一呈向外套一侧凸出的弧形，可以降低空向和实向外径之间的椭圆度，降低压装风险。
[0010]本专利技术将外套与橡胶体的厚度进行科学的设计；在保证外套的强度的同时，兼顾了橡胶体的刚度和可靠性；并且，在产品圆周方向设置曲面造型橡胶，以调整至满足刚度要求。
[0011]将外套使用密度低的金属材料为铝合金。质轻且柔软，因为铝合金的密度约为钢密度的三分之一。强度好、耐蚀性能好、加工性能好。铁道车辆用型材挤压性能好，二次机加工、弯曲加工也较容易。并且易于再生。铝合金的熔点低，再生简单。在废弃处理时也无公害，有利于环保，符合可持续发展战略。
[0012]进一步地，中心销套横向M和纵向N中心线将橡胶体的端面分为四个象限，所述空向为多个，沿中心销套的中轴点均匀分布。
[0013]进一步地，所述空向分别置于横向M和纵向N中心线上，包括弧面壁一、弧面壁二及连接弧面壁一和弧面壁二的弧面壁三；所述弧面壁一与弧面壁二同向弯曲弧度相同。此种结构的设定可以在使用时横向和纵向受力均匀，保证了产品的椭圆度在使用要求范围内，并且空向和实向的设置可以有效地调整产品的线性刚度，达到良好的使用性能。
[0014]进一步地，纵向N方向的橡胶体的空向体积与横向M方向的橡胶体的空向体积相等。
[0015]进一步地，所述弧面壁一和弧面壁二均与芯轴同心设置。
[0016]作为另一种布置，所述空向设置于横向M或纵向N中心线上，及分布于四个象限内；所述设置于横向M或纵向N中心线上的空向的体积大于分布于四个象限内的空向。
[0017]更进一步地，所述空向为腰型结构，所述弧面壁一靠近外套内壁与外套内壁弧度一致，所述弧面壁二与弧面壁一弧度一致，所述弧壁三由弧面壁一向弧面壁二通过端部平滑过渡。空向的结构的另一种变形为：所述空向为扇形结构，所述弧面壁一靠近外套内壁与外套内壁弧度一致，所述弧面壁二与弧面壁一弧度一致，所述弧壁三由弧面壁一向弧面壁二通过端部平直过渡。
[0018]本专利技术的另一目的在于一种使用上述中心销套的轻量化方法制备的中心销套。
[0019]本专利技术与现有技术相比的有益效果是：1.本专利技术的中心销套的轻量化方法从产品的实际结构出发，先将外套的材质变为密度较小的金属材料；可以有效地减轻产品整体的重量；为了保证低密度金属材料带本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中心销套的轻量化方法，所述中心销套包括外套（1）、芯轴（3）和硫化在外套（1）和芯轴（3）之间的橡胶体（2），其特征在于，将外套（1）使用密度低的金属材料进行轻量化，再通过在橡胶体（2）的内部设置曲面造型，使橡胶体（2）内部呈实向和空向（6）相结合；所述空向（6）为沿着芯轴（3）轴向延长方向贯通，且沿着芯轴（3）周向环向分布；所述空向（6）为靠近外套（1）一侧的边缘一和与边缘一相对设置的边缘二，所述边缘一呈向外套（1）一侧凸出的弧形。2.根据权利要求1所述的中心销套的轻量化方法，其特征在于，所述密度低的金属材料为铝合金，为防止外套在压装时压溃，通过有限元分析确定外套（1）的厚度，将外套（1）的厚度由h加厚为H，以保证外套（1）的强度；外套（1）挤压橡胶体（2）由B相应的减小至b，使得橡胶体积由V减小至v，其（B
‑
b）/B=（V
‑
v）/V；以保证整个中心销套的径向刚度。3.根据权利要求1所述的中心销套的轻量化方法，其特征在于，中心销套横向M和纵向N中心线将橡胶体（2）的端面分为四个象限，所述空向为多个，沿中心销套的中轴点均匀分布。4.根据权利要求3所述的中心销套的轻量化方法，其特征在于，所述空向（6）分别置于横向M和纵向N中心线上，包括弧面壁...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄涛，李静，周鹏，罗俊，苑师铭，钟威，潘武，赵斌，周娟，孙海燕，
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：