轴箱定位节点的制作方法

本实用新型涉及一种轴箱定位节点，属于轨道车辆部件制造技术领域。

背景技术：

轴箱结构是轨道车辆上连接构架和轮对的活动关节，其除了传递各个方向的力和震动外，轴箱结构还须保证轮对能够适应线路状况而相对于构架上下跳动和左右横动。轴箱定位也就是轮对定位，即约束轮对轴箱与构架之间的相互位置，通过轴箱定位，使轴箱在转向架上的位置及活动余地限定在一定范围内，从而正确地把载荷传递并分布到轮对；使轮对转动灵活，转向架顺利通过曲线；利用车体的稳定惯性来牵制、减少轴箱的横向摆动。因此，轴箱定位对转向架的横向动力性能、曲线通过性能和抑制蛇行运动具有决定性的作用，轴箱定位装置的纵向和横向定位刚度选择合适，可以避免车辆在运行速度范围内蛇行运动失稳，保证曲线通过时具有良好的导向性能，减轻轮缘与钢轨间的磨耗和噪声，确保运行安全和平稳。

当轨道车辆在高速通过弯道时，轮对会对钢轨产生很大的横向载荷，如果轴箱定位节点径向刚度过大，则机车轮对会对钢轨产生更大的横向载荷，同时，钢轨也会对轮对产生同样大的横向反作用力而磨损轮缘，也会对轴承产生更大的磨损。但当轴箱定位节点纵向刚度和轴向刚度过小的话又容易造成车辆出现蛇行运动，影响车辆的安全运行。

轴箱的定位方式一般有拉板式、层叠式橡胶弹簧定位、导柱式、转臂式、拉杆式等。转臂式又称弹性铰定位，定位转臂的一端与圆筒形轴箱体固接，另一端以橡胶弹性节点与构架上的安装座相连接，其允许轴箱相对构架有较大的垂向位移，但节点中的橡胶可以提供给轴箱定位系统不同的横向和纵向定位刚度，以适应铁道车辆对于一系定位的纵、横两个方向的不同弹性定位刚度的要求。以何种方法和结构来实现轴箱定位节点在横向和纵向定位刚度上的不同需求，是需要解决的问题。

通过对国内专利进行检索，发现有相关专利，举例如下：

1. 专利申请号CN201120377309.4，名称为“一种铁路轨道车轴箱定位弹性节点装置”的实用新型专利公开了一种铁路轨道车轴箱定位弹性节点装置，包括芯轴和轴套，所述芯轴两端均制有光孔，芯轴端头制有防松孔，头部带孔螺栓穿过光孔，所述防松孔和头部带孔螺栓之间设有防松装置，所述芯轴和轴套之间设有弹性装置，所述轴套通过键与转臂式轴箱连接，所述芯轴两端均设有缓冲装置并用端盖压紧。其中弹性装置为弹性橡胶套，缓冲装置为橡胶缓冲垫，通过改变弹性橡胶套的尺寸及硬度以获得不同的纵向刚度和垂向刚度，通过改变橡胶缓冲垫的尺寸和硬度以获得不同的横向刚度。

2. 专利申请号CN201110440779.5，名称为“高速铁路货车转向架”的发明专利公开了一种高速铁路货车转向架，包括一构架，所述构架的横向两端分别通过两个一系悬挂系统各自连接一个轮对，所述构架上设有二系悬挂系统和基础制动装置，构架的前、后侧分别设有一个抗蛇形减振器。本发明可同时实现速度200km/h，轴重16.5t；速度160km/h，轴重18t两种等级要求，具有结构简单、通用性强、性能可靠的显著特点。其中提到通过调整转臂弹性橡胶节点的纵、 横向刚度可以获得转向架在高速运行所需要的纵、横向刚度值。

3. 专利申请号CN200820072552.3，名称为“转向架一系悬挂双拉杆定位装置”的实用新型专利公开了一种转向架一系悬挂双拉杆定位装置，包括轴箱、轴箱弹簧，其特征在于：构架侧梁端部和轴箱上部之间并联设有两个上拉杆组成，构架侧梁的定位座和轴箱下部之间设有Y形下拉杆组成，上拉杆组成包括上拉杆和其两端装有的橡胶节点，下拉杆组成包括下拉杆、其Y形开口端安装的锥形双层弹性节点、另一端安装的带心轴弹性节点和横向弹性垫及紧固件。本实用新型拉杆两端采用不同的橡胶节点，提供优化的纵向、横向刚度，以实现优良的牵引及曲线通过性能，使列车在直线上能够获得较高的临界速度，在曲线上具有良好的导向性能，并减轻轮缘及钢轨的磨耗。

上述专利1和专利2虽然都提到通过橡胶节点来改变纵向和横向的定位刚度，但都没有公开具体的改变方法和结构。专利1中仅提到通过改变弹性橡胶套的尺寸及硬度以获得不同的纵向刚度和垂向刚度，通过改变橡胶缓冲垫的尺寸和硬度以获得不同的横向刚度，但在弹性橡胶套和橡胶缓冲垫的结构不改变的情况下，尺寸的改变非常有限，而硬度的改变又受材料的限制。专利3通过在拉杆两端采用不同的橡胶节点来提供优化的纵向、横向刚度，使得结构复杂，安装和更换均不方便。因此，上述专利都无法彻底解决当前不同型号和速度的轨道车辆对轴箱定位节点不同的纵向刚度和横向刚度变化范围较大的需求，还是需要改进。

技术实现要素：

本实用新型针对当前的技术中无法彻底解决不同型号和速度的轨道车辆对轴箱定位节点在各向刚度需求范围较大的问题，提出了一种轴箱定位节点，在保证轴箱定位节点载荷要求的同时以满足不同车辆对轴箱定位节点各向刚度的不同需求。

本实用新型为解决上述问题所采用的技术手段为：一种轴箱定位节点，包括芯轴、橡胶层、分瓣外套、整体外套，橡胶层设在芯轴的外侧，分瓣外套设在橡胶层的外侧，整体外套设在分瓣外套的外侧；其中芯轴的结构为工字型的圆形柱体两端有沿中心轴凸出的安装座，橡胶层的结构为中空的工字型结构，橡胶层的内侧面与芯轴的外侧面配合；分瓣外套为分成多块、两两规格相同的圆形套状，包括位于外侧的主体一和位于内侧的主体二，主体二的外侧和主体一的内侧连接成一个整体，分瓣外套主体二的内侧面与橡胶层的外侧面配合；整体外套为中空的圆柱体，分瓣外套主体一的外侧面与整体外套的内侧面配合。

进一步地，芯轴工字型侧外周的两端与中间凹陷部分的连接面为斜面，橡胶层的两端面与中空的内侧面之间以斜面二连接，芯轴的凹陷部分的外表面与橡胶层的内侧面硫化粘接，芯轴侧外周的斜面与橡胶层两端的斜面二硫化粘接。

进一步地，橡胶层侧外周的两端与内凹面之间以斜面一连接，分瓣外套主体二为内部中空的、两端有内凹的斜面的圆形柱体，分瓣外套主体二的内侧面与橡胶层外侧的内凹面配合、分瓣外套主体二的斜面与橡胶层外侧的斜面一配合。

进一步地，芯轴的斜面与凹陷部分的侧面之间的角度A1与分瓣外套主体二两端斜面与内侧面之间的角度A2的关系为：A1≤A2。

进一步地，芯轴的凹陷部分的侧面的长度L1与分瓣外套主体一的长度L2之间的关系为：L1>L2。

进一步地，分瓣外套主体一的长度L2、分瓣外套主体二内侧面的长度L3以及整体外套的长度L4之间的关系为：L3<L2<L4。

进一步地，分瓣外套规格相同的一部分对称硫化粘接在橡胶层外侧，另外规格相同的一部分对称组装在橡胶层外侧、与硫化粘接的一部分相邻。

进一步地，芯轴、橡胶层和分瓣外套形成的整体压装在整体外套内。

本实用新型的有益效果是：

1. 本实用新型将轴箱定位节点设置成在芯轴的外侧设有橡胶层、在橡胶层外侧设置分瓣外套、在分瓣外套外侧设置整体外套的结构，可以通过调整芯轴、橡胶层、分瓣外套、整体外套上多个尺寸参数来调节轴箱定位节点在各向的不同刚度值，此种结构和方法既能保证轴箱定位节点的载荷需求，同时也能满足不同型号的车辆对轴箱定位节点在各向的不同刚度需求，扩大了本实用新型所述产品的使用范围。

2. 本实用新型可实现小径轴比刚度匹配，且刚度匹配关系大范围可调，在轴向和纵向上的刚度可调范围非常大，可以通过调整结构的多个值来实现不同的刚度需求。

附图说明

图1为本实用新型侧视示意图；

图2 为本实用新型沿图1A-A方向剖视示意图，为方便查看，芯轴的剖面线未示出；

图3为本实用新型芯轴、橡胶层、分瓣外套硫化部分硫化后沿径向剖视示意图；

图4为本发明分瓣外套沿轴向局部剖视示意图；

其中：1.芯轴，11.安装座，2.橡胶层，21.斜面一，22.斜面二，3.分瓣外套，31.主体一，32.主体二，4.整体外套。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

实施例一

如图1-图4所示，一种轴箱定位节点，包括芯轴1、橡胶层2、分瓣外套3和整体外套4，橡胶层2设在芯轴1的外侧，分瓣外套3设在橡胶层2的外侧，整体外套4设在分瓣外套3的外侧；其中芯轴1的结构为工字型的圆形柱体两端有沿中心轴凸出的安装座11，橡胶层2的结构为中空的工字型结构，橡胶层2的内侧面与芯轴1的外侧面配合；分瓣外套3为分成多块、两两规格相同的圆形套状，包括位于外侧的主体一31和位于内侧的主体二32，主体二32的外侧和主体一31的内侧连接成一个整体，分瓣外套3主体二32的内侧面与橡胶层2的外侧面配合；整体外套4为中空的圆柱体，分瓣外套3主体一的外侧面与整体外套4的内侧面配合。

芯轴1工字型侧外周的两端与中间凹陷部分的连接面为斜面，橡胶层2的两端面与中空的内侧面之间以斜面二22连接，芯轴1的凹陷部分的外表面与橡胶层的内侧面硫化粘接，芯轴1侧外周的斜面与橡胶层2两端的斜面二22硫化粘接。将橡胶层2硫化粘接在芯轴1外侧以保证橡胶层2与芯轴1之间连接的强度，避免轴箱定位节点安装到车辆上运行时橡胶层2和芯轴1之间出现相对运动，硫化后的橡胶层2和芯轴1之间不会产生摩擦，保证轴箱定位节点的使用寿命。

橡胶层2侧外周的两端与内凹面之间以斜面一21连接，分瓣外套3主体二32为内部中空的、两端有内凹的斜面的圆形柱体，分瓣外套3主体二32的内侧面与橡胶层2外侧的内凹面配合、分瓣外套3主体二32的斜面与橡胶层2外侧的斜面一21配合。将分瓣外套3设在橡胶层2的内凹部分，橡胶层2硫化粘接在芯轴1的凹陷部分，避免在车辆的运行过程中轴箱定位节点各部件之间产生轴向相对运动，保证轴箱定位节点在使用过程中的稳定性。

橡胶层2各连接面之间以及橡胶层2与芯轴1和分瓣外套3的匹配面之间均平滑过渡，避免橡胶层2受到挤压时在连接处产生褶皱或者开裂。

芯轴1的斜面与凹陷部分的侧面之间的角度A1与分瓣外套3主体二32两端的斜面与内侧面之间的角度A2的关系为：A1≤A2。

芯轴1凹陷部分的侧面的长度L1与分瓣外套3主体一的长度L2之间的关系为：L1>L2。

分瓣外套3主体一31的长度L2、分瓣外套3主体二32内侧面的长度L3以及整体外套4的长度L4之间的关系为：L3<L2<L4。

分瓣外套3规格相同的一部分对称硫化粘接在橡胶层2外侧，另外规格相同的一部分对称组装在橡胶层2外侧、与硫化粘接的一部分相邻。通过将分瓣外套3部分硫化和部分组装，硫化的部分避免橡胶层2与分瓣外套3之间出现相对运动，保证轴箱定位节点的稳定和避免摩擦；组装部分为轴向和纵向的刚度提供更大的调节空间。

芯轴1、橡胶层2和分瓣外套3形成的整体压装在整体外套4内。通过整体外套4，将芯轴1、橡胶层2、分瓣外套3和整体外套4约束为一个整体，使轴箱定位节点既能满足载荷需求，又能起到减震作用，提高乘车时的舒适感。

具体的，芯轴1工字型中间凹陷部分的侧面的外径R1为50mm，芯轴1中间凹陷部分的侧面的长度L1为103.6mm，芯轴1两端斜面与凹陷部分的侧面之间的角度A1为65^o。橡胶层2中间内凹面处橡胶的厚度H1为17.5mm。分瓣外套3主体一的长度L2为105mm，分瓣外套3两端斜面与内侧面之间的角度A2为65^o，分瓣外套3主体二32内侧面的长度L3为91.5mm。整体外套4的厚度H2为6mm，整体外套长度L4为116mm。

从上述结构可以看出，本实用新型通过将轴箱定位节点设置成在芯轴1的外侧设有橡胶层2、在橡胶层2外侧设置分瓣外套3、在分瓣外套3外侧设置整体外套4的结构，通过调整芯轴1、橡胶层2、分瓣外套3、整体外套4各尺寸参数来调节轴箱定位节点在纵向、轴向的不同刚度值，在保证轴箱定位节点强度的同时以满足不同型号的车辆对轴箱定位节点在各向的不同刚度需求。

将轴箱定位节点设置成多部分构成的结构，能够在大范围内调整轴箱定位节点在各向的刚度，且能够通过多种方式调节各刚度值。

在进行产品的设计时，根据轴箱定位节点的安装结构要求确定分瓣外套3的尺寸参数，根据轴箱定位节点的承载需求确定轴向和径向的刚度，根据刚度以及芯轴1、橡胶层2、分瓣外套3和整体外套4之间的匹配约束调整芯轴1、橡胶层2、分瓣外套3、整体外套4各尺寸参数。

其中芯轴1的结构为：工字型的圆形柱体两端有沿中心轴凸出的安装座11，工字型侧外周的两端与中间凹陷部分的连接面为斜面；调整芯轴1的尺寸参数即调整芯轴1中间凹陷部分的侧面的外径R1、调整芯轴1中间凹陷部分的侧面的长度L1、调整芯轴1的斜面与凹陷部分的侧面之间的角度A1。

通过调整芯轴1中间凹陷部分的侧面的外径R1可以调整轴箱定位节点的径向和轴向的刚度比，当外径变小时，轴箱定位节点在径向上可承受的载荷也变小，径向和轴向的刚度比变小；反之，当外径变大时，轴箱定位节点在径向上可承受的载荷也变大，径向和轴向的刚度比变大。

芯轴1的中间凹陷部分的侧面的长度L1与轴箱定位节点径向和轴向刚度的关系为：当L1的值越大时，芯轴1能够承受径向载荷的受力面积越大，其径向刚度也越大，而此时芯轴1斜面至端面之间的厚度越小，轴向刚度也越小；反之，当L1的值越小时，芯轴1能够承受径向载荷的受力面积越小，其径向刚度也越小，而此时芯轴1斜面至端面之间的厚度越大，轴向刚度也越大。

芯轴1的斜面与凹陷部分的侧面之间的角度A1与轴箱定位节点径向和轴向刚度的关系为：顶点不变，当A1越大时，芯轴1两端的斜面越陡，接近两端外侧面处的厚度越大，能够承受的轴向载荷就越大，因此轴箱定位节点的轴向刚度也大，而径向刚度小；反之，当A1越小时，芯轴两端的斜面越平，接近两端外侧面处的厚度越小，能够承受的轴向载荷就越小，因此轴箱定位节点的轴向刚度也小，而径向刚度大。

橡胶层2为中空的工字型结构，且工字型侧外周的两端与中间的内凹面之间以斜面一21连接，两个端面与中空的内侧面之间以斜面二22连接；调整橡胶层2的尺寸参数即调整橡胶层2中间内凹面处橡胶的厚度H1。

橡胶层2中间内凹面处橡胶的厚度H1与轴箱定位节点刚度的关系为：H1越小时，轴箱定位节点在径向上的减震效果减弱，而能够承受的径向载荷越大，因此其径向刚度也越大；H1越大时，轴箱定位节点在径向上的减震效果加强，而能够承受的径向载荷越小，因此其径向刚度也越小。

分瓣外套3为分成多块、两两规格相同的圆形套状，包括位于外侧的主体一和位于内侧的主体二，主体一为内部中空的圆柱体，主体二为内部中空的、两端有内凹的斜面的圆形柱体，主体二的外侧和主体一的内侧连接成一个整体；调整分瓣外套的尺寸参数即调整分瓣外套3主体一的长度L2、调整分瓣外套3两端斜面与内侧面之间的角度A2、调整分瓣外套3中空圆主体二内侧的长度L3。

分瓣外套3主体二内侧的长度L3的值在调整时需满足的条件为：当轴箱定位节点承受载荷时，分瓣外套3与橡胶层2之间的接触面必须足够大以使载荷传递到橡胶层2和芯轴1时不会造成橡胶层2和芯轴1的某些部位过载；L3越大时，轴箱定位节点的径向刚度越大。

分瓣外套3中主体一的长度L2的值既要保证轴箱定位节点作为一个整体在车辆运行时的稳固性，又要保证当整体外套收到来自车辆的载荷时整体外套4与分瓣外套3之间的接触面足够大以使载荷安全传动，整体外套4的两端不会弯曲变形。

整体外套4为中空的圆柱体，调整整体外套4的尺寸即调整整体外套4的厚度H2、调整整体外套长度L4。

整体外套4的厚度H2需在5mm以上以保证整体外套4在承受载荷时不会破损变形。

整体外套4的长度L4既要满足轴箱定位节点在车辆上的安装要求，也要保证将承受的载荷有效地传递给轴箱定位节点的其他部件，还要保证轴箱定位节点在车辆运行过程中的稳定性。

芯轴1、分瓣外套2、整体外套4均为刚性材料制作，根据芯轴1的尺寸参数即芯轴1中间凹陷部分的侧面的外径R1、芯轴1凹陷部分的侧面的长度L1、芯轴1的斜面与凹陷部分的侧面之间的角度A1和分瓣外套3中主体二内侧面的长度L3、分瓣外套3两端斜面与内侧面之间的角度A2以及橡胶层2中间内凹处橡胶的厚度H1即确定了橡胶层2的形状和结构。

芯轴1、橡胶层2、分瓣外套3和整体外套4之间的尺寸关系为：L1>L2，L3<L2<L4，A1≤A2。既保证轴箱定位节点能够顺利进行装配，且保证在装配成整体后具有较高的稳定性。

以上实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化或变换，因此所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围应该由各权利要求限定。