高铁或动车油压减震器用橡胶关节及其橡胶配方的制作方法

本发明涉及机车配件技术领域，具体是高铁或动车油压减震器用橡胶关节及其橡胶配方。

背景技术：

随着高速铁路的快速发展，列车速度的大幅提高，现在高速列车运行速度已从200km/h提高到350km/h左右，不久的将来将达到400km/h以上。由于列车的高速化运行，在运行中的振动与噪声就不断的增大，加大了车辆的结构疲劳，并降低了车辆的稳定性和安全可靠性。机车车辆油压减震器用橡胶关节是橡胶与金属复合在一起的一种性能优良的产品，能承受复杂的工作环境，但是现有的橡胶关节，橡胶与金属的粘合度低，使用寿命短，对于前面所述的各种疲劳作用和机械冲击的承受力有限，橡胶部件的物理性能不佳。

技术实现要素：

本发明提供一种高铁或动车油压减震器用橡胶关节，还提供其橡胶层的橡胶配方。

本发明采用的技术方案是：高铁或动车油压减震器用橡胶关节，包括外套层，橡胶层和芯轴，所述芯轴包括中部、位于中部两侧的圆柱形过渡部以及位于过渡部外侧的端部，所述中部为部分椭圆形，所述端部与过渡部的上侧连接处设有弧形凹槽，所述端部上具有通孔，所述橡胶层套在芯轴的中部并与芯轴紧密粘结，所述外套层套在橡胶层上并与其粘结，所述外套层与橡胶层的接触面的截面为长方形，所述橡胶层的侧面为凹形圆弧状。

上述高铁或动车油压减震器用橡胶关节的橡胶配方，包括以下质量份的原料：80-90份天然橡胶，10-20份合成橡胶，0.6-1份硫磺，0.8-1.2份2-巯醇基苯并噻唑，2.2份2、2'-二硫代二苯并噻唑，0.8-1.2份二苯胍，0.4-0.8份六次甲基四胺，4-8份增硬树脂，3份氧化锌，1份硬脂酸，1份N-环己基-N'-苯基对苯二胺，1份2-巯基苯并咪唑，1份2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体，1份石蜡，30-50份炭黑。

上述高铁或动车油压减震器用橡胶关节的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）塑炼：将天然橡胶在切胶机上切成小块，用开炼机塑炼，将小块橡胶放在开炼机上薄通6遍，打成三角包停放8小时，塑炼时辊筒的温度不宜超过50℃；

（2）合炼：将步骤（1）中停放8h后的天然橡胶须在开炼机上与合成橡胶进行合炼，薄通3遍，打三角包停放备用，合炼时辊筒温度不宜超过50℃；

（3）混炼：将合炼好的橡胶在密炼机中按照配方量加入2-巯醇基苯并噻唑， 2、2'-二硫代二苯并噻唑，二苯胍，六次甲基四胺，增硬树脂，氧化锌，硬脂酸， N-环己基-N'-苯基对苯二胺，2-巯基苯并咪唑， 2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体，石蜡和炭黑进行混炼，混炼时的温度在70-80℃，混炼时间控制在5min，混炼均匀的胶料在开炼机上加入硫磺，薄通5次，3包2卷后下片冷却，混炼后胶料要停放8h以上进入下一道工序使用；

（4）铁件处理：将加工好的铁件进行喷砂处理，用胶水均匀的涂抹在喷砂处理后的铁件表面，放置于通风处干燥；

（5）热炼：将步骤（3）中混炼后的胶料在开炼机上热炼，与处理后的铁件一起，用平板硫化机硫化，硫化温度为150℃-170℃，硫化时间为20min；

（6）成品：硫化后的产品进行打磨去飞边，产品外径挤压减径处理，再加工成需要的尺寸后在产品表面镀彩锌得到橡胶关节。

本发明的有益效果是：该橡胶关节具有较强的扭力，径向、轴向、偏转及扭转刚度，产品性能高，使用寿命长，本发明配方下生产的橡胶层的拉伸强度、扯断伸长率已经超过规定的要求；老化性能、橡胶与铁件的粘结强度、静刚度、偏转刚度、扭转刚度、疲劳性能也都符合标准要求，使用该橡胶层制成的橡胶关节使用寿命可达24个月以上。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中：1、外套层，2、橡胶层，21、凹形圆弧， 3、芯轴，31、中部，32、过渡部，33、端部，34、弧形凹槽，35、通孔。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

如图1所示，高铁或动车油压减震器用橡胶关节，包括外套层1，橡胶层2和芯轴3，芯轴3包括中部31、位于中部31两侧的圆柱形过渡部32以及位于过渡部32外侧的端部33，中部31为部分椭圆形，端部33与过渡部32的上侧连接处设有弧形凹槽34，所述端部上具有通孔。其中，芯轴中部从圆球部分改为椭圆形，可以增加橡胶关节的扭力，提高橡胶层的径向、轴向、偏转及扭转刚度。橡胶层套在芯轴的中部并与芯轴紧密粘结，外套层1套在橡胶层2上并与其粘结，外套层1与橡胶层2的接触面的截面为长方形，即外套层的内径由传统的弧形改为直形，有利于增加橡胶关节的扭力，提高产品性能，增加金属与橡胶层的粘合强度；橡胶层2的侧面为凹形圆弧21，可以增加橡胶的阻尼系数，提高橡胶的使用寿命。

上述高铁或动车油压减震器用橡胶关节中橡胶层的配方，包括以下质量份的原料：80-90份天然橡胶，10-20份合成橡胶，0.6-1份硫磺，0.8-1.2份2-巯醇基苯并噻唑，2.2份2、2'-二硫代二苯并噻唑，0.8-1.2份二苯胍，0.4-0.8份六次甲基四胺，4-8份增硬树脂，3份氧化锌，1份硬脂酸，1份N-环己基-N'-苯基对苯二胺，1份2-巯基苯并咪唑，1份2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体，1份石蜡，30-50份炭黑。

上述配方适用普通客车、和谐机车、地铁、动车、高铁油压减震器用橡胶关节橡胶层，该配方在实际使用中可以达到24个月以上，橡胶层仍然可以正常使用，远远超过国家关于机车车辆油压减震器用橡胶关节的使用18个月的检修标准。

在橡胶层的配方中，天然橡胶使用进口1#烟片胶，天然橡胶大分子间作用力较小易变性和流动，在应力作用时立体规整结构导致定向结晶效应，有较高拉伸强度。未填充补强填料硫化胶强度也可达到17Mpa—25Mpa，经炭黑补强可达27Mpa-35Mpa，伸长率可达700%-1000%。冲击载荷下的回弹率达60%以上，所以天然橡胶是一种高强度和高弹性的橡胶材料。

天然橡胶分子链上含有大量具有化学活性的双键，分子链上的双键又是硫化反应活性点，与硫磺等硫化剂在一定温度和压力下可进行分子间交联形成网状结构。这种双键结构在一定的温度下可以和空气中氧气进行自催化连锁反应，导致大分子链断裂或进一步交联，橡胶就会出现黏化和龟裂，这就是天然橡胶不耐老化的主要原因。通常天然橡胶制品在日光暴晒30h就会出现裂纹吗，如果接触臭氧时几分钟就会龟裂。天然橡胶长期使用的最高温度为80℃，在100℃下可使用几十小时，在配方中加入一定比例的合成橡胶可以明显改善天然橡胶的耐热性、耐日光、耐臭氧性。可以增加产品在苛刻的使用环境下的耐疲劳寿命。

本配方使用进口的增硬补强树脂，一般而言，增粘树脂具有线型结构而补强树脂为支链结构，该树脂在硫化前起增塑作用，硫化后可有效增加橡胶的拉伸强度、硬度、模量、提高耐老化、耐化学腐蚀、抗溶剂的能力，且可以增加橡胶层与金属层之间的粘合强度。

炭黑的用量在配方中极其重要，炭黑用量大胶料的硬度、强度增加，但胶料的绝缘值达不到标准；炭黑用量低胶料的绝缘值达标，但胶料的硬度、强度降低。在通过多次试验后，将炭黑经过一定的技术处理，胶料的绝缘值达标后，同时增加橡胶的物理机械性能。

上述高铁或动车油压减震器用橡胶关节的制作方法，包括以下步骤：

（1）塑炼：将天然橡胶在切胶机上切成小块，用开炼机塑炼，将辊距调到“0”刻度，将小块橡胶放在开炼机上薄通6遍，打成三角包停放8小时，塑炼时辊筒的温度不宜超过50℃；天然橡胶要经过塑炼的目的是降低天然橡胶的粘度，提高橡胶的塑性，使得填充剂和其他配合剂在天然胶中能够更好的分散均匀，从而保证产品有更好的物理机械性能；

（2）合炼：将步骤（1）中停放8h后的天然橡胶须在开炼机上与合成橡胶进行合炼，将辊距调到“0”刻度，薄通3遍，打三角包停放备用，合炼时辊筒温度不宜超过50℃；合炼的目的是为了提高炭黑和其他配合剂在天然橡胶和合成橡胶之间能够均匀的分散；

（3）混炼：将合炼好的橡胶在密炼机中按照配方量加入2-巯醇基苯并噻唑， 2、2'-二硫代二苯并噻唑，二苯胍，六次甲基四胺，增硬树脂，氧化锌，硬脂酸， N-环己基-N'-苯基对苯二胺，2-巯基苯并咪唑， 2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体，石蜡和炭黑进行混炼，防止在混炼过程中胶料产生焦烧，混炼时的温度在70-80℃，混炼时间控制在5min，混炼均匀的胶料在开炼机上加入硫磺，薄通5次，3包2卷后下片冷却，混炼后胶料要停放8h以上进入下一道工序使用；

（4）铁件处理：将加工好的铁件进行喷砂处理，用胶水（必须是指定的胶水）均匀的涂抹在喷砂处理后的铁件表面，放置于通风处干燥；

（5）热炼：将步骤（3）中混炼后的胶料在开炼机上热炼，与处理后的铁件一起，用平板硫化机硫化，硫化温度为150℃-170℃，硫化时间为20min；

（6）成品：硫化后的产品进行打磨去飞边，产品外径挤压减径处理，再加工成需要的尺寸后在产品表面镀彩锌得到橡胶关节。

按照本发明的橡胶配方和工艺要求，橡胶的拉伸强度、扯断伸长率已经超过中华人民共和国铁道行业标准TB/T 2843—2007《机车车辆用橡胶弹性元件通用技术条件》规定的要求；老化性能、橡胶与铁件的粘结强度、静刚度、偏转刚度、扭转刚度、疲劳性能也都符合标准要求。