本发明涉及一种消除噪音的方法和结构，具体涉及一种消除扭杆系统噪音的方法和结构，属于轨道车辆技术领域。
背景技术：
在目前轨道车辆上使用的一种扭杆系统中，扭杆轴采用的是内置式的支撑方式，支撑球铰为两瓣式的摩擦结构，此种支撑球铰在扭杆组件上线运行时会产生噪音，但改动相关部件成本太高，如将球铰改成无摩擦的橡胶金属件，而且当支撑球铰内套采用耐摩的尼龙材料时，依旧有很大的噪音问题。
目前使用的扭杆系统的现状如下：
1）支撑球铰在扭杆组件上线运行时有不连续的“咔咔”声
2）扭杆运行时的摩擦副的摩擦系数≥0.4，且寿命与橡胶件一致（保证8年），无富余。
3）由于扭杆噪音问题影响市场份额。
4）对于扭杆支撑球铰的设计未形成设计标准，噪音问题继续伴随以后的产品研发。
5）支撑球铰装配时无预压缩，导致扭杆轴上下可活动的间隙过大，运行时产生冲击噪音。
6）支撑球铰上承受摩擦的材料为尼龙件虽然耐磨，但是摩擦系数较大，一般大于0.4。扭杆轴上与之摩擦的部位是底漆，同样增大摩擦，且易磨损为细小颗粒，造成噪音。扭杆组件运动时由于摩擦力的存在，扭杆轴带动尼龙套进行运动，使得支撑球铰进行扭转。当转动一定的角度后，支撑球铰扭转的力矩大于摩擦力的力矩时，扭杆轴和尼龙套之间发生相对快速的运动，产生“咔”的声音。
7）原结构的密封较差，易进入灰尘和水，易导致磨损和噪音。
现有一些相关降低或消除噪音的方法，如申请号cn201610498591.9，名称为“汽车后盖铰链扭杆防异响结构”的发明专利申请公开了一种汽车后盖铰链扭杆防异响结构，包括铰链钣金件，所述铰链钣金件上设置有扭杆放置槽，所述扭杆放置槽内放置有扭杆，所述扭杆放置槽内设置有铜套，所述扭杆放置在扭杆放置槽时与铜套相接触。通过在铰链的钣金件与扭杆的接触位置处设置铜套，通过铜套对钣金件进行保护，减少与钣金件直接摩擦产生异响，延长铰链的使用寿命。
又如申请号cn201711049252.3，名称为“一种噪音小的轴承座”的发明专利申请公开了一种噪音小的轴承座，包括底座，所述底座顶部外壁两侧开有安装孔，且底座顶部内壁焊接有减震垫块，所述减震垫块顶部外壁焊接有下盖体，且下盖体的底部外壁两侧和底座的顶部内壁两侧均开有连接孔，所述下盖体底部外壁焊接有限位柱，且限位柱外壁套接有弹簧，所述底座顶部内壁开有限位槽，所述弹簧两端分别通过螺钉固定于下盖体的底部外壁和限位槽的底部内壁，所述下盖体顶部外壁两侧均开有固定孔。本发明通过开缺口的方式减小轴承座和轴承接触面积，降低声音传递效果，通过减震垫块和弹簧的配合，减小轴承座的震动，有利于延长轴承座的使用寿命，同时通过减小震动也可以降低噪音的大小。
上述文件一公开的是汽车上防异响的结构，但此结构无法满足轨道车辆上对扭杆系统的刚度等方面的要求，且由于汽车结构与轨道车辆结构和性能的不同，因此此结构不适应与扭杆系统。同样，文件二也无法满足轨道车辆对扭杆系统各方面性能的要求，也不能作为本项目的解决方案。因此，需要重新设计和试验。
技术实现要素：
本发明针对目前的扭杆系统在运行时产生噪音的问题，提出了一种消除扭杆系统噪音的方法和结构，消除扭杆系统的噪音，同时也能延长扭杆系统的使用寿命。
本发明为解决上述问题所采用的技术手段为：一种消除扭杆系统噪音的方法，通过采用耐磨的自润滑摩擦副以降低支撑球铰与扭杆轴之间的摩擦系数来减少支撑球铰与扭杆轴之间的摩擦，和/或通过减小扭杆轴的上下活动范围来避免运行时产生的冲击噪音。
进一步地，通过在扭杆轴表面与支撑球铰接触的位置喷涂摩擦系数低的耐磨涂层来降低支撑球铰和扭杆轴之间的摩擦系数。
进一步地，在扭杆轴表面与支撑球铰接触的位置喷涂ptfe涂层，将摩擦系数降低至0.1-0.4。
进一步地，在支撑球铰的球铰外套内设置摩擦系数低的高分子耐磨层与扭杆轴接触来降低支撑球铰和扭杆轴之间的摩擦系数。
进一步地，在球铰外套内硫化pet耐磨层与扭杆轴接触，将摩擦系数降低至0.05-0.2。
进一步地，设置支撑球铰的外径大于支撑座的内径，将支撑球铰预压缩装入支撑座内，避免支撑球铰与支撑座之间产生间隙而出现窜动；在支撑球铰内的耐磨层与扭杆轴之间设置微小间隙，保证扭杆系统刚度的同时减小支撑球铰与扭杆轴之间的间隙并降低支撑球铰与扭杆轴之间的摩擦力。
进一步地，当支撑球铰形成后，在支撑球铰的径向端面处进行二次加工来保证支撑球铰与扭杆轴之间的微小间隙。
进一步地，将球铰外套沿径向端面的外侧设置缺口，当支撑球铰预压缩装入支撑座时朝缺口处释放。
进一步地，将球铰外套在靠近扭转轴端部的一端处朝内凸出，形成截面成“7”字型的结构，凸出端形成的密封圈与扭转轴接触形成密封结构，避免异物进入扭杆轴与支撑球铰间的接触面。
进一步地，在支撑球铰的外侧设置向外凸出的凸起，在支撑座的内侧的相应位置设置有内凹的凹槽，将支撑球铰装入支撑座时凸起和凹槽匹配，避免支撑球铰在支撑座内窜动。
进一步地，在扭杆轴设置金属卡套，金属卡套的一端与支撑球铰远离扭杆轴端部的一端接触匹配，避免支撑球铰沿扭杆轴窜动。
一种消除扭杆系统噪音的结构，包括支撑座、支撑球铰和扭杆轴，支撑球铰设置在支撑座内，扭杆轴穿过支撑球铰；其中支撑球铰预压缩后与支撑座之间过盈配合，支撑球铰外侧为起支撑作用的球铰外套、内侧为摩擦系数低的高分子耐磨层，扭杆轴与支撑球铰配合的外层涂有摩擦系数低的耐磨涂层，支撑球铰的耐磨层与扭杆轴之间设有微小间隙。
进一步地，支撑座和支撑球铰均为两瓣式，耐磨层硫化在球铰外套的内侧，且耐磨层靠近扭杆轴端部的一端有由球铰外套朝内凸而形成的密封圈。
进一步地，球铰外套沿径向端面的外侧设置有缺口。
进一步地，球铰外套的外侧设有朝外凸出的凸起，支撑座的内侧的相应位置设置有内凹的凹槽，当支撑球铰装入支撑座时凸起和凹槽匹配。
进一步地，在扭杆轴设置金属卡套，金属卡套的一端与支撑球铰远离扭杆轴端部的一端接触匹配。
本发明的有益效果是：
1.本发明通过在支撑球铰内设置摩擦系数低的高分子耐磨层、在扭杆轴与支撑球铰的接触位置喷涂摩擦系数低的耐磨涂层，减小支撑球铰与扭杆轴之间的摩擦系数，降低支撑球铰与扭杆轴之间的摩擦，减少支撑球铰的磨损。
2.本发明的支撑球铰预压缩装入支撑座，支撑球铰与支撑座之间过盈配合，消除支撑球铰与支撑座之间的间隙，同时在支撑球铰与扭杆轴之间设置微小间隙，在保证扭杆系统刚度的同时减小运行时扭杆轴是活动范围，避免运行时产生的冲击噪音。
3.本发明形成的结构能耐化学制剂的侵蚀，耐磨性大幅度提高，热导率、抗压强度、压缩模量均匀增加，减震性能好。
附图说明
图1为当前使用的一种扭杆系统结构示意图；
图2为本发明结构轴向剖视示意图；
图3为本发明支撑球铰轴向剖视结构示意图；
图4为本发明支撑球铰径向示意图；
图中：1.扭杆轴，2.支撑座，21.凹槽，3.支撑球铰，31球铰外套，311.凸起，312.密封圈，313.缺口，32.耐磨层，4.金属卡套，5.扭转臂，6.连杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
当前使用的一种扭杆系统如图1所示，扭杆轴1的两端为扭转臂5，连杆6通过扭转臂5与扭杆轴1连接；支撑球铰3位于支撑座2内，固定在扭杆轴1两端靠近扭转臂6的位置，以将扭杆系统固定在转向架。支撑座2和支撑球铰3均为两瓣式，支撑座2为金属件，支撑球铰3采用尼龙66材料制作。在扭杆轴1上与支撑球铰3接触的位置涂有底漆，由此支撑球铰3与扭杆轴1之间形成的摩擦副的摩擦系数高，在车辆的运行过程中，由于摩擦大，底漆容易被磨损为细小颗粒，进一步增大了噪音。
实施例一
一种消除扭杆系统噪音的结构，包括支撑座2、支撑球铰3和扭杆轴1，支撑球铰3设置在支撑座2内，扭杆轴1穿过支撑球铰3，支撑座2和支撑球铰3采用两瓣式结构；本实施例采用在扭杆轴1与支撑球铰3接触的位置喷涂摩擦系数低的ptfe自润滑涂层来对运行时产生的噪音进行改进，材料为尼龙66的支撑球铰3与表面为ptfe自润滑涂层的扭杆轴1之间形成的摩擦副其摩擦系数与原结构相比下降至0.1-0.4之间，且此结构的扭杆系统上线后启动时无噪音，后续运行时会出现噪音，但相对于原结构明显减小。
实施例二
如图2所示，本实施例中以尼龙66作为支撑球铰3的球铰外套31，在球铰外套31的内部硫化摩擦系数低的pet耐磨层32，此内部为pet耐磨层32的支撑球铰3与外部喷涂有ptfe自润滑涂层的扭杆轴1之间形成的摩擦副其摩擦系数与原结构相比大大下降，降低至0.05-0.2。支撑球铰3与扭杆轴1之间摩擦的减小不但能够避免噪音，同时也减小了支撑球铰3与扭杆轴1之间的磨损，延长了扭杆系统的使用寿命。
实施例三
本实施例中支撑球铰3的外径稍大于支撑座2的内径，支撑球铰3预压缩后与支撑座2之间过盈配合，且支撑球铰3的耐磨层32与扭杆轴1之间设有微小间隙。支撑球铰3预压缩后与支撑座2之间过盈配合避免原结构中支撑球铰3和支撑座2之间产生的间隙使扭杆轴1在运动过程中带动支撑球铰3与支撑座2之间产生相对运动，支撑球铰3与支撑座2之间摩擦，同时也使扭杆轴1的活动范围过大，产生冲击噪音；支撑球铰3与扭杆轴1之间设置微小间隙，保证此结构不会影响扭杆组件的刚度。
实施例四
如图3所示，本实施例中支撑球铰3的耐磨层32靠近扭杆轴1端部的一端有由球铰外套31朝内凸而形成的密封圈312。密封圈312的存在避免了灰尘和水等异物进入支撑球铰3与扭杆轴1之间的接触面，进而避免了异物对耐磨层32和扭杆轴1的腐蚀和摩擦，从而延长了扭杆系统的使用寿命。
实施例五
如图4所示，本实施例中支撑球铰3的球铰外套31沿径向端面的外侧设置有缺口313。当将支撑球铰3预压缩装入支撑座2时，支撑球铰3受到挤压后朝缺口313处释放压力，避免在装入过程中支撑球铰3挤压破裂损坏。
实施例六
本实施例中球铰外套31的外侧设有朝外凸出的凸起311，支撑座2的内侧的相应位置设置有内凹的凹槽21，当支撑球铰3装入支撑座2时凸起311和凹槽21匹配。通过凸起311和凹槽21之间的配合，避免支撑球铰3在支撑座2内窜动。
实施例七
如图1所示，本实施例中在扭杆轴1设置金属卡套4，金属卡套4的一端与支撑球铰3远离扭杆轴1端部的一端接触匹配。金属卡套4的设置既进一步对支撑球铰3和支撑座2在扭杆轴1的位置进行固定，同时也对支撑球铰3与扭杆轴1之间的接触端面进行密封，避免异物进入支撑球铰3与扭杆轴1的接触面。
本发明还涉及一种消除扭杆系统噪音的方法，通过采用耐磨的自润滑摩擦副以降低支撑球铰3与扭杆轴1之间的摩擦系数来减少支撑球铰3与扭杆轴1之间的摩擦，通过减小扭杆轴1的上下活动范围来避免运行时产生的冲击噪音。
通过在扭杆轴1表面与支撑球铰3接触的位置喷涂摩擦系数低的耐磨涂层、在支撑球铰3的球铰外套31内设置摩擦系数低的高分子耐磨层32与扭杆轴1接触来降低支撑球铰3和扭杆轴1之间的摩擦系数。摩擦系数降低后，支撑球铰3与扭杆轴1之间的摩擦减小，支撑球铰3与扭杆轴1之间的摩擦损耗也减小，在消除噪音的同时延长了扭杆系统的使用寿命。
在扭杆轴1表面与支撑球铰3接触的位置喷涂ptfe涂层，在球铰外套31内硫化pet耐磨层32与扭杆轴1接触。ptfe材料和pet材料的光滑性和高耐磨性降低了支撑球铰3与扭杆轴1之间的摩擦系数，延长了支撑球铰3和扭杆轴1的使用寿命。
设置支撑球铰3的外径大于支撑座2的内径，将支撑球铰3预压缩装入支撑座2内，避免支撑球铰3与支撑座2之间产生间隙而出现窜动；在支撑球铰3内的耐磨层32与扭杆轴1之间设置微小间隙，保证扭杆系统刚度的同时减小支撑球铰3与扭杆轴1之间的间隙并降低支撑球铰与扭杆轴之间的摩擦力。
将球铰外套31沿径向端面的外侧设置缺口313，当支撑球铰3预压缩装入支撑座2时朝缺口313处释放，避免支撑球铰3受到挤压后开裂损坏变形。
当支撑球铰3形成后，在支撑球铰3的径向端面处进行二次加工来保证支撑球铰3与扭杆轴1之间的微小间隙。支撑球铰3预压缩装入支撑座2后，由于受到挤压，通过二次加工来保证两瓣支撑球铰3在组合成一个整体后与扭杆轴1之间留有微小间隙。此非必要步骤，当技术成熟后支撑球铰3的半径以及球铰外套31的缺口313尺寸合理设计时可以不需要二次加工。
将球铰外套31在靠近扭转轴1端部的一端处朝内凸出，形成截面成“7”字型的结构，凸出端形成的密封圈312与扭转轴1接触形成密封结构，避免异物进入扭杆轴1与支撑球铰3间的接触面。密封结构能够避免灰尘、水等异物进入扭杆轴1与支撑球铰3间的接触面，因异物会给接触面带来磨损和腐蚀，因此密封结构延长了扭杆系统的使用寿命。
在支撑球铰3的外侧设置向外凸出的凸起311，在支撑座2的内侧的相应位置设置有内凹的凹槽21，将支撑球铰3装入支撑座2时凸起311和凹槽21匹配，避免支撑球铰3在支撑座2内窜动。
在扭杆轴1设置金属卡套4，金属卡套4的一端与支撑球铰3远离扭杆轴1端部的一端接触匹配，避免支撑球铰3沿扭杆轴1窜动。金属卡套4的设置既进一步对支撑球铰4和支撑座2在扭杆轴1的位置进行固定，同时也对支撑球铰3与扭杆轴1之间的接触端面进行密封，避免异物进入支撑球铰3与扭杆轴1的接触面。
可见，本发明通过在支撑球铰内设置摩擦系数低的高分子耐磨层、在扭杆轴与支撑球铰的接触位置喷涂摩擦系数低的耐磨涂层，减小支撑球铰与扭杆轴之间的摩擦系数，降低支撑球铰与扭杆轴之间的摩擦，减少支撑球铰的磨损。通过将支撑球铰预压缩装入支撑座，支撑球铰与支撑座之间过盈配合，消除支撑球铰与支撑座之间的间隙，同时在支撑球铰与扭杆轴之间设置微小间隙，在保证扭杆系统刚度的同时减小运行时扭杆轴是活动范围，避免运行时产生的冲击噪音。本发明形成的结构能耐化学制剂的侵蚀，耐磨性大幅度提高，热导率、抗压强度、压缩模量均匀增加，减震性能好。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明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发明的保护范围，本发明的保护范围应该由各权利要求限定。