分瓣式电机球铰的组装方法及电机球铰与流程

本发明涉及一种球铰的组装方法及球铰产品，具体涉及一种分瓣式电机球铰的组装方法及电机球铰，属于轨道车辆技术领域。

背景技术

球铰类橡胶弹性元件是常用的一种橡胶金属复合的减振元件，可广泛应用于各种减振场所。而电机球铰用于电机悬挂系统，作为将电机固定在转向架上的重要部件，在要求尽量降低球铰本体的质量的同时，还需要实现柔性连接以达到减振降噪的目的。

中国高铁从无到有，从追赶到超越，从引进消化吸收再创新到系统集成创新，再到完全自主创新，已经炼就成世界铁路科技的集大成者。最初从欧洲、日本引进了1型车、2型车、3型车和5型车四种不同的技术平台，形成了第一代以crh2、crh3、crh5为代表的高铁成员。基于以上技术平台造出的以crh380系列为代表的第二代高铁产品，基本算是自主设计。而中国标准动车组（cr系列）则构建了一个完全自主的动车组产品平台，形成了一系列自己的标准，拥有自己的知识产权体系。cr系列三种时速等级为cr400/300/200，持续时速为350、250、160公里，每一系列的动车组由于时速等级的不同和运行环境的不同，对各个组成的零部件的性能要求也不尽不同。

为了满足自主创新的需求，需要设计出适用于不同时速等级标准动车组的零部件，达到完全国产化。

申请人在之前提出的一系列专利申请如申请号cn201711076516.4、名称为“空实相轴箱定位节点刚度及变刚度的调节方法及结构”，申请号cn201711076520.0、名称为“轴箱定位节点的刚度调节方法及轴箱定位节点”，申请号cn201711076518.3、名称为“分瓣外套轴箱定位节点的刚度调节方法及轴箱定位节点”，申请号cn201711076519.8、名称为“通过调整橡胶层参数改变轴箱定位节点刚度的方法及结构”，申请号cn201711076322.4、名称为“提高轴箱定位节点疲劳可靠性的方法和轴箱定位节点”的发明专利申请，以及申请号cn201721460402.5、名称为“一种提高疲劳可靠性的轴箱定位节点”，申请号cn201721460405.9、名称为“轴箱定位节点”，申请号cn201721460403.x、名称为“分瓣外套轴箱定位节点”，申请号cn201721460255.1、名称为“轴箱定位节点”，申请号cn201721460565.3、名称为“空实相轴箱定位节点”的实用新型涉及的都是轴箱定位节点，且上述技术是适用于380系列的车型的，且其径向方向空实向处的刚度相差极大，具有显著的各项异性特点。

另有“孙海燕，黄江彪，冯万盛，等。一种高速动车组用新型大径轴刚度比电机悬挂橡胶球铰的设计[j]。机车电传动，2014(2):54-57”为申请人之前设计的大径轴刚度比电机球铰的技术方案，不能满足cr300的小径轴刚度比需求。

另有申请号cn201410138755.8，名称为“一种大曲率球面多层分瓣式橡胶金属关节”的发明专利也是本申请人之前提出的分瓣式球铰。

上述方案都没有涉及到适用于cr300型动车组的电机球铰，因此需要全新设计一种能够满足该新型列车的产品。

技术实现要素：

本发明针对当前cr300系列标准动车组提出了一种用于车辆的分瓣式电机球铰的组装方法及电机球铰，满足车辆对球铰小径轴刚度匹配的需求，且其组装成型方便快捷。

本发明为解决上述问题所采用的技术手段为：一种分瓣式电机球铰的组装方法，采用在带有安装结构的工字型芯轴与分瓣外套之间硫化橡胶层、然后将硫化后形成的结构整体过盈压装入整体外套的方式来形成小径轴刚度匹配的电机球铰，并通过提高轴向刚度的方式在列车运行过程中为电机提供止挡。

进一步地，所述电机球铰的径轴刚度比为30:10（±20%）。

进一步地，设计橡胶层位于外侧的自由面为非内凹型自由面，以保证产品硫化成型时简化模具镶块的设计和加工，并保证硫化时所需的压力。

进一步地，设计分瓣外套为完全等同的三瓣或以上，每瓣都采用硫化的方式粘接在芯轴工字型外侧的内凹面处，且每两瓣外套之间设计有特定的间隙。

进一步地，在将分瓣外套硫化粘接到芯轴外侧时，与相邻两瓣分瓣外套硫化粘接的橡胶层内部之间设计有相应的特定间隙，以在将硫化后的整体压装入整体外套时橡胶沿间隙方向释放应力，并贴合成完整的环状橡胶层，从而使该分瓣式球铰其径向具有各项同性特点。

进一步地，根据车辆载荷要求设计分瓣外套和橡胶层内的间隙、内径、外径以及橡胶层的压缩量。

一种电机球铰，包括带有安装结构的工字型芯轴、橡胶层、分瓣外套和整体外套，分瓣外套通过橡胶层硫化粘接在芯轴工字型外侧的内凹面处，芯轴、橡胶层和分瓣外套硫化后的整体过盈压装在整体外套内。

进一步地，橡胶层位于外侧的自由面为非内凹型自由面。

进一步地，分瓣外套为完全等同的三瓣或以上，每瓣都硫化粘接在芯轴工字型外侧的内凹面处，且每两瓣外套之间设计有特定的间隙。

进一步地，压装前，与相邻两瓣分瓣外套硫化粘接的橡胶层内部之间有相应的特定间隙；压装后，橡胶层受挤压贴合形成完整的环状橡胶层。

本发明的有益效果是：

1.本发明通过一次性将分瓣外套全部硫化在两端带有安装结构的工字型芯轴表面后过盈压装入整体外套，简化了组装工序，显著提高了生产效率。

2.本发明通过一次性将分瓣外套全部硫化在两端带有安装结构的工字型芯轴表面后过盈压装入整体外套，分瓣外套不会在使用过程中出现松动、窜出等现象，提高了产品可靠性。

3.本发明通过将分瓣外套全部硫化在芯轴的工字型表面后过盈压装入整体外套，提高轴向刚度的同时为列车运行中的电机提供止挡功能，可有效限制牵引电机与构架的相对位移，取消单独的电机止挡需求，降低列车运营、维护成本。

4.本发明橡胶层位于外侧的自由面设计为非内凹型自由面，使得在将分瓣外套硫化到芯轴的工字型外侧时，硫化模具的镶块可以设计成一个整体，大大简化了镶块的设计和加工，同时能够更好的保证硫化时所需的压力。

5.本发明分瓣外套为完全等同的三瓣或以上，每瓣都硫化粘接在芯轴工字型外侧的内凹面处，且每两瓣外套以及对应的橡胶层之间设计有特定的间隙。压装后，橡胶层受挤压贴合形成完整的环状橡胶层，使产品径向具有各项同性特点。使产品安装于电机时无需定位特定的方向，简化了组装要求。

附图说明

图1为本发明主视示意图；

图2为图1去掉整体外套后的剖视示意图，其中芯轴部分未剖视；

图中：1.芯轴，2.橡胶层，3.分瓣外套，4.整体外套。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

本发明常用于电机悬挂系统，也可用于其他柔性连接，与常规空实向电机球铰为了降低空向位置的刚度不同，本分瓣结构在满足刚度要求的同时提高了产品自身组装、产品与其系统配合部件组装的便捷性；提高了分瓣式橡胶球铰的可靠性。且经过申请人的试验表明，当将分瓣外套设为两瓣、或者非均匀分瓣时，球铰在组装后或使用一小段时间后，其椭圆化将非常严重，这将影响产品使用，同时在进行产品互换时会对其配合部件造成不同程度的损伤。

实施例一

本实施例为最佳实施例，一种电机球铰，包括在两端带有安装结构的工字型芯轴1、橡胶层2、分瓣外套3和整体外套4，分瓣外套3通过橡胶层2硫化粘接在芯轴1工字型外侧的内凹面处，芯轴1、橡胶层2和分瓣外套3硫化后的整体过盈压装在整体外套4内。将分瓣外套3直接通过橡胶层2硫化粘接在芯轴1工字型外侧的内凹面处，然后将硫化后的整体过盈压装入整体外径4，简化了此电机球铰的组装工序，提高了生产效率，分瓣外套与橡胶体全部硫化在一体，提高了产品可靠性。

橡胶层2位于外侧的自由面设计为非内凹型自由面。通常，两侧都为连接面的橡胶层的端面会设计成内凹曲面，以使橡胶在受到挤压后朝内凹面处释放应力，但此结构自由面设计也导致在硫化时与橡胶的内凹曲面匹配的硫化模具的镶块需要分割为多块，加大了设计和加工的难度，同时分割的多块镶块不利于硫化压力的建立，也需要注意额外的设计和加工细节以保证硫化橡胶时所需的压力。本实施例中的非内凹型自由面设计使产品在硫化成型时，与橡胶层2端面匹配的镶块可以做成一个整体，简化了硫化模具的设计和加工，同时更容易保证硫化时所需的压力。而且将橡胶层2与两侧的连接处设计成平滑的包胶结构，使得橡胶层2在受到挤压后不会从连接面上剥离，且能够从自由面释放应力。

分瓣外套3为完全等同的三瓣，每瓣都硫化粘接在芯轴1工字型外侧的内凹面处，且每两瓣之间设计有特定的间隙。将分瓣外套3分为完全等同的三瓣，容易实现对球铰的性能需求，，有效降低椭圆现象，且分瓣外套设计和加工难度相对较低。分瓣外套3之间保留的间隙使得硫化成型后的整体在过盈装入整体外套4时，分瓣外套3不会妨碍橡胶层2受到挤压后压缩。

压装前，与相邻两瓣分瓣外套3硫化粘接的橡胶层2内部之间设计有特定的间隙；压装后，橡胶层2受挤压贴合形成完整的环状橡胶层2。硫化时，橡胶层2位于相邻分瓣外套3之间的连接处也设计成具有间隙的自由面，以保证硫化后的整体挤压装入整体外套4时，受到挤压后的橡胶能够朝自由面处释放应力，成型后的电机球铰间隙两侧的自由面贴合，形成一个完整的圆环。使产品径向具有各项同性特点，产品安装于电机时无需定位特定的方向，简化了组装要求降低运维成本。

实施例二

本实施例中，可以将分瓣外套4分为四瓣或者更多，但此种分瓣外套设计方式会增加设计和加工的难度，加大成型、检验等过程的工作量。

实施例三

本实施例中，可以将橡胶层2位于外侧的自由面按照常规方式设计成内凹的曲面。但此设计会增加成型过程、硫化模具的设计和加工难度。

通过上述实施例可以看出，本发明还涉及一种分瓣式电机球铰的组装方法，采用在两端带有安装结构的工字型芯轴1与分瓣外套3之间硫化橡胶层2、然后将硫化后形成的结构整体过盈压装入整体外套4的方式来保证电机球铰的径轴刚度比为30:10（±20%），形成一种小径轴刚度匹配的结构，并通过提高轴向刚度的方式在列车运行过程中为电机提供止挡。使用电机球铰将电机悬挂在车辆转向架后，既要有足够的刚度保证电机能够稳定悬挂，同时刚度也不能太大，以保证转向架的振动不会全部传递到电机，电机球铰为电机提供减振，以延长电机的使用寿命；同时，通过提高电机球铰的轴向刚度为电机提供止挡功能，以保证在车辆运行过程中，电机不会过度窜动甚至窜出。

橡胶层2位于外侧的自由面设计为非内凹型自由面，以简化产品硫化成型时模具镶块的设计和加工，并保证硫化时所需的压力。在将分瓣外套3硫化至芯轴1外侧时，可以将硫化模具上与橡胶层2外侧的自由面匹配的镶块做成一个整体，简化了硫化模具的设计和加工，同时更容易保证硫化时所需的压力。

设计分瓣外套3为完全等同的三瓣或以上，每瓣都采用硫化的方式粘接在芯轴1工字型外侧的内凹面处，且每两瓣之间设计有特定的间隙。

在将分瓣外套3硫化粘接到芯轴1外侧时，与相邻两瓣分瓣外套3硫化粘接的橡胶层2内部之间也设计有相应的间隙，以在将硫化后的整体压装入整体外套4时橡胶朝间隙处释放应力，贴合成完整的环状橡胶层2。

根据车辆载荷要求设计分瓣外套4和橡胶层2内的间隙、内径、外径以及橡胶层2的压缩量。当载荷大，要求电机球铰的刚度也大，此时需要增加橡胶层2的压缩量，因此，分瓣外套3和橡胶层2内的间隙、内径、外径都要加大，才能保证硫化后的整体能够顺利压缩入整体外套4。

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。