调节一系橡胶弹簧刚度及径向预压缩量的方法及其产品与流程

本发明涉及轨道交通车辆一系减振领域，主要涉及一种调节一系橡胶弹簧刚度及径向预缩量的方法及其产品，用于调节一系橡胶弹簧的刚度和径向预压缩量。

背景技术：

一系橡胶弹簧主要指金属橡胶结合的具有减振作用的弹簧，应用于车辆一系减振。一系橡胶弹簧是安装在轨道车辆轴箱和构架之间起支撑、减震降噪的作用，是常用的一种橡胶金属复合的减振降噪元件，安装在机车车辆一系悬挂的车体上，主要作用为承受车体和构架的载荷。采用金属件与橡胶通过胶黏剂在一定的温度和压力下硫化成一个整体，其作用是利用硫化橡胶起减振降噪作用，金属件用于支承和安装接口。随着机车车辆技术的发展，特别是高铁动车组、城轨、地铁和低地板车技术的发展，一系橡胶弹簧为了更好地满足保证车辆的动力学要求和安全性，要求一系橡胶弹簧具有较小的垂向和横向刚度，较大的纵向刚度，其中小的垂向刚度有利于提高车辆运行的舒适性，小的横向刚度及大的纵向刚度有利于车辆的运行稳定性及过曲线能力。

由于橡胶产品具有抗压不抗拉的特性, 为抵消产品使用过程中的拉伸变形，使产品一直处于压缩状态，通常会对橡胶产品进行预压缩设计,达到提高产品使用寿命的目的。在现有的一系橡胶弹簧,由于芯轴、隔板和外套是带锥角的结构,因此在垂向空载下,仍然有径向的分力来实现产品的径向预压缩。随着目前轨道交通的发展，特别是城市列车及高速列车的发展，对车辆运行的安全可靠性、舒适性及使用寿命上提出了更高的要求。在舒适性方面，产品垂向刚度越小，能实现的减震效果越好。垂向刚度的减小最简单的方式是减小芯轴、隔板及外套的锥角α，如图1所示，芯轴、隔板及外套的锥角α约为10°-30°，调节锥角角度，能实现产品垂向、径向刚度的调节，满足产品的不同刚度要求。在产品装车情况下，产品垂向会受到空车载荷F的预压，锥角将空车载荷F分散到径向的分力为F1，同时为径向提供预压缩。当垂向刚度要求很小时，芯轴、隔板及外套的锥角α需要设计的很小，甚至可能出现锥角α接近0的现象。此时，一系橡胶弹簧装车后空载载荷F的分力F1会很小，导致橡胶的径向压缩量减小。径向受载时，当径向的变形量大于径向的预压缩量时，产品的径向方向上橡胶会出现拉扯变形，这种拉伸应变极不利于橡胶产品的疲劳寿命。

技术实现要素：

本发明提供一种调节一系橡胶弹簧刚度及径向预压缩量的方法，即可调节一系橡胶弹簧的刚度，又可调节其径向预压缩量，在提高一系橡胶弹簧减振效果的同时，延长其疲劳寿命。本发明还提供一种按照调节一系橡胶弹簧刚度及径向预压缩量的方法设计成的一系橡胶弹簧件。

为达到上述目的本发明采用的技术方案是：调节一系橡胶弹簧刚度及径向预压缩量的方法，包括由芯轴、橡胶层、隔层和外套组成的一系橡胶弹簧及锁紧外套，其特征在于所述的锁紧外套为瓣式组合结构，锁紧外套的内径d小于所述外套的外径D，锁紧外套中相邻的瓣块相互锁紧套在所述的外套上，现实一系橡胶弹簧的径向预压缩，通过减小一系橡胶弹簧中芯轴、隔层及外套的锥角α，来减小一系橡胶弹簧的垂向刚度，通过调节锁紧外套的内径d，来调节一系橡胶弹簧的径向预压缩量。

优选的，所述的隔层和外套均为以一系橡胶弹簧纵向中心线对称的两瓣弧结构，在两瓣弧结构之间形成沿轴向的通孔，使一系橡胶弹簧的横向刚度减小，通过调节通孔的大小来调节一系橡胶弹簧横向刚度的减少量。

优选的，将所述的锁紧外套中相邻的瓣块相接触的侧面设计成互相契合的形状。

优选的，将所述的锁紧外套设计成两瓣组合结构。

优选的，减小外套的壁厚，使所述的外套的壁厚约等于隔层的壁厚。

按照以上所述的调节一系橡胶弹簧刚度及径向预压缩量的方法设计成的一系橡胶弹簧件，包括由芯轴、橡胶层、隔层和外套组成的一系橡胶弹簧及锁紧外套，其特征在于所述的锁紧外套为瓣式组合结构，锁紧外套的内径d小于所述外套的外径D，锁紧外套中相邻的瓣块相互锁紧套在所述的外套上，现实一系橡胶弹簧的径向预压缩，所述的芯轴、隔层及外套的锥角α减小到0~10°。

优选的，所述的隔层和外套均为以一系橡胶弹簧纵向中心线对称的两瓣弧结构，在两瓣弧结构之间形成沿轴向的通孔。

优选的，所述的锁紧外套为两瓣组合结构，两个瓣块相接触的侧面为互相契合的形状。

优选的，所述的外套的壁厚约等于隔层的壁厚。

优选的，所述的外套的外径D与锁紧外套的内径d的差值为1mm~5mm。

本发明的调节一系橡胶弹簧刚度及径向预压缩量的方法，在减小锥角α的同时，将锁紧外套套在一系橡胶弹簧的外套上，现实一系橡胶弹簧的径向预压缩，避免由于锥角α的减小，造成一系橡胶弹簧径向预压缩量减小，在提高一系橡胶弹簧减振效果的同时，延长其疲劳寿命，可有效提高车辆运行的舒适性和安全性。锁紧外套采用瓣式组合结构，锁紧外套中相邻的瓣块相互锁紧套在所述的外套上，锁紧外套的拆装方便 ，结构简单，通过瓣块间的互相锁紧力，使一系橡胶弹簧径向压缩，方便一系橡胶弹簧径向预压缩量的调节。

按照本发明的调节一系橡胶弹簧刚度及径向预压缩量的方法设计成的一系橡胶弹簧件，维角α减小到0~10°，使一系橡胶弹簧获得较小的垂向刚度，多瓣弧式组合结构的锁紧外套，使一系橡胶弹簧获得径向承载时所需的径向预压缩量，一系橡胶弹簧的减振效果更好，疲劳寿命更长，一系橡胶弹簧的使用安全性更高。

附图说明

图1为现有技术中的一系橡胶弹簧的结构示意图。

图2为按照具体实施例中所述的调节一系橡胶弹簧刚度及径向预压缩量的方法设计成的一系橡胶弹簧件的剖视图。

图3为图2的A-A向剖视图。

图4为锁紧外套的平面结构示意图。

图5为图4的A-A向剖视图。

图6为锁紧外套的立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例做详细说明。

如图2至图6所示，调节一系橡胶弹簧刚度及径向预压缩量的方法，包括由芯轴1、橡胶层2、隔层3和外套4组成的一系橡胶弹簧及锁紧外套5，所述的锁紧外套5为瓣式组合结构，锁紧外套5的内径d小于所述外套4的外径D，锁紧外套5中相邻的瓣块相互锁紧套在所述的外套4上，现实一系橡胶弹簧的径向预压缩，通过减小一系橡胶弹簧中芯轴1、隔层3及外套4的锥角α，来减小一系橡胶弹簧的垂向刚度，通过调节锁紧外套5的内径d，来调节一系橡胶弹簧的径向预压缩量。

以上所述的调节一系橡胶弹簧刚度及径向预压缩量的方法，利用减小一系橡胶弹簧中芯轴1、隔层3及外套4的锥角α来实现一系橡胶张的小垂向刚度，并通过多瓣式组合结构的锁紧外套5套在外套4来解决由于锥角α减小带来的径向预压缩量无法保证的问题，合适的预压缩量设计能保证一系橡胶弹簧径向受载时仍处于压缩状态，避免橡胶因拉扯产生变形，从延长一系橡胶弹簧的疲劳寿命。

根据一系橡胶弹簧减振要求的不同，采用角度不同的锥角α，锥角α越小，一系橡胶弹簧的垂直刚度越小，可满足减振过程中，极小垂直刚度的要求，极大的提高车辆运行性的舒适性，通过调节锁紧外套5的内径d来调节一系橡胶弹簧的预压缩量，使一系橡胶弹簧达到不同径向载荷的要求。

以上所述的调节一系橡胶弹簧刚度及径向预压缩量的方法，在减小锥角α的同时，将锁紧外套5套在一系橡胶弹簧的外套上，现实一系橡胶弹簧的径向预压缩，避免由于锥角α的减小，造成一系橡胶弹簧径向预压缩量减小，在提高一系橡胶弹簧减振效果的同时，延长其疲劳寿命，可有效提高车辆运行的舒适性和安全性。锁紧外套5采用瓣式组合结构，锁紧外套5中相邻的瓣块51相互锁紧套在所述的外套4上，锁紧外套5的拆装方便 ，结构简单，通过瓣块51间的互相锁紧力，使一系橡胶弹簧径向压缩，方便一系橡胶弹簧径向预压缩量的调节。

其中，所述的隔层3和外套4均为以一系橡胶弹簧纵向中心线对称的两瓣弧结构，在两瓣弧结构之间形成沿轴向的通孔6，使一系橡胶弹簧的横向刚度减小，通过调节通孔6的大小来调节一系橡胶弹簧横向刚度的减少量，一系橡胶弹簧的纵向刚度明显大于其横向刚度， 使一系橡胶弹簧获得较小的横向刚度和较大的纵向刚度，提高车辆运行过程过程中的运行稳定性和曲线通过能力，而且将隔层3和外套4均为以一系橡胶弹簧纵向中心线对称的两瓣弧结构，较隔层及外套为整圆的结构能实现一系橡胶弹簧更大的预压缩量，大的预压缩量能保证一系橡胶弹簧在大的径向载荷下不承受拉扯载荷，提高产品的径向承载能力。而且预压缩量增大还会相应降低硫化橡胶的硬度，也有利于一系橡胶弹簧小垂向刚度的实现。

将所述的锁紧外套5中相邻的瓣块51相接触的侧面设计成互相契合的形状，侧面相互契合提高锁紧外套5内壁的圆度，同时增强瓣块51之间的互相锁紧力，相邻的瓣块51之间可选用通过螺栓紧固的方法互相锁紧或通过卡扣配合的方式互相锁紧。

在实际运用中，瓣块51数量越少，瓣块51组成的锁紧外套5的结构更稳定，因此，为了保证锁紧外套5的结构稳定性，将所述的锁紧外套5设计成两瓣组合结构。

其中，锁紧外套5是通过挤压橡胶层2，来现实一系橡胶弹簧的径向压缩，外套4的壁厚变薄使锁紧外套5对橡胶层2的挤压力通过外套4更好的传递到橡胶层2上，减小外套4的壁厚，使所述的外套4的壁厚约等于隔层3的壁厚，便于径向预压缩的实现。

按照以上所述的调节一系橡胶弹簧刚度及径向预压缩量的方法设计成的一系橡胶弹簧件，包括由芯轴1、橡胶层2、隔层3和外套4组成的一系橡胶弹簧及锁紧外套5，所述的锁紧外套5为瓣式组合结构，锁紧外套5的内径d小于所述外套4的外径D，锁紧外套5中相邻的瓣块51相互锁紧套在所述的外套4上，现实一系橡胶弹簧的径向预压缩，所述的芯轴1、隔层3及外套4的锥角α减小到0~10°。所述的隔层3和外套4均为以一系橡胶弹簧纵向中心线对称的两瓣弧结构，在两瓣弧结构之间形成沿轴向的通孔6。所述的锁紧外套为两瓣组合结构，两个瓣块51相接触的侧面为互相契合的形状。所述的外套4的壁厚约等于隔层3的壁厚。所述的外套4的外径D与锁紧外套5的内径d的差值为1mm~5mm。

现有技术中的锥角α约为10°-30°，以上所述的一系橡胶弹簧件中的锥角α为0~10°，可充分满足小垂向刚度的减振要求。外套4的外径D与锁紧外套5的内径d的差值为1mm~5mm，即一系橡胶弹簧件的径向预压缩量为1mm~5mm，可充分满足一系橡胶弹簧的径向载荷需求。所述的隔层3和外套4均为以一系橡胶弹簧纵向中心线对称的两瓣弧结构，在两瓣弧结构之间形成沿轴向的通孔6，使一系橡胶弹簧件的横向刚度减小，纵向刚度明显大小其横向刚度，车辆的运行稳定性及过曲线能力更强。以上所述的一系橡胶弹簧件，具有较小的垂向和横向刚度，较大的纵向刚度，可更好地满足保证车辆的动力学要求和安全性能。

以上所述的一系橡胶弹簧件，维角α减小到0~10°，使一系橡胶弹簧获得较小的垂向刚度，多瓣弧式组合结构的锁紧外套，使一系橡胶弹簧获得径向承载时所需的径向预压缩量，一系橡胶弹簧的减振效果更好，疲劳寿命更长，一系橡胶弹簧的使用安全性更高。

以上结合附图对本发明的实施例的技术方案进行完整描述，需要说明的是所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。