一种橡胶堆类产品的蠕变和失稳效应的调节方法与流程

本发明涉及减振产品，更具体地涉及一种橡胶堆类产品的蠕变和失稳效应的调节方法。

背景技术：

1、橡胶堆类产品常见应用于中、大型轨道交通运输装置，因其结构简单，便于设计和制造，成本和价格容易控制，较受国内外厂家青睐。因为其结构的特性，很容易做到较高的垂向刚度（带来优异的承载能力）和较低的水平刚度（带来良好的过弯性能），两者可以甚至可以相差百倍以上，极其适用于轨道交通运输装置的二系构架中。由于轨道交通运输装置运行的过程中存在线路走向、线路表面的平顺度和坡度的变化，以及车轮的磨损等等因素，特别是在高速行驶时，都会造成运输装置以及周边地面的振动。该振动不仅仅会影响到运输装置的平稳运行，更关系着其承载体的安全，另外引起的周围地面振动，还会对周围的环境造成影响。

2、为了达到减振目的，一般通过设计特殊的结构和加载牵引缓冲装置和走行悬挂系统来实现减振降噪效果。

3、橡胶堆类产品在安装后，垂向会一直处于受载的情况，较常见的动态工作载荷会使其垂向压缩至10%到50%，这往往会引发橡胶减振产品的“通病”-－蠕变效应，产品垂向高度会随着应用时间的推移而不断发生下降。该情况是不可逆的，而轨道交通运输装置对高度又极其的敏感，过高或过低都会影响其安全运行。工程上往往通过后期加装金属垫来补偿高度，但维护成本是巨大的。

4、橡胶堆类产品由于其垂向高度和水平方向截面的最大截面轮廓尺寸（长宽）的比值相对其他橡胶减振产品要大得多，又通常有较大的垂向和水平位移工况，容易出现失稳状况。具体表现为产品呈现s型的扭曲状态，其垂向刚度随垂向载荷的增加而减小，产品“变软”丧失了承载能力，严重影响运输安全。

5、经检索，cn2021105830530公开了一种包含内置垂向减振器的橡胶堆的减振装置，包括橡胶体，设置在橡胶体底部的底板，设置在橡胶体顶部的顶板，所述橡胶体有沿轴心线开设的上下相通的减振孔，在减振孔内设置有垂向减振器，所述垂向减振器的上端和下端分别装在顶板和底板上，当橡胶堆受到的垂向力发生变化时，橡胶堆的顶板与底板之间的间距发生变化，使垂向减振器伸缩，减振器内的活塞在阻尼液缸内作阻尼运动实现垂向吸能减振。本专利通过在橡胶堆内设置垂向减振器，使得橡胶堆具有了更强的垂向阻尼特性；通过在包含内置垂向减振器的橡胶堆的减振装置外围设置水平液压减振装置，直接赋予了橡胶堆沿水平方向和垂向的阻尼特性，解决了传统橡胶堆因弹性刚度过大，回复力衰减弱，减振效果差的问题，使得列车起步、制动和通过曲线以及通过不平顺道路时的运行变得更加平稳。但此结构在减振孔内设置有垂向减振器，其结构复杂，不易安装和维护。而且该专利未提及橡胶产品的蠕变和失稳效应，以及对该类型效应起到相关作用。

6、需要发明一种橡胶堆类产品调节产品的蠕变和失稳效应的方法，在实际生产中尤为重要，但目前的检索情况看来，并未公开过解决这种技术问题的方案。

技术实现思路

1、针对上述现有技术的不足，本发明提供的一种橡胶堆类产品的蠕变和失稳效应的调节方法。本方法通过在橡胶堆类产品设置空向和预埋弹性材料来调节产品垂向和水平方向的刚度，其中空向可降低产品刚度，而弹性材料可提高产品刚度。通过灵活设置空向大小和弹性材料数量以及刚度，可在一定范围内自由调节产品刚度；另外预埋弹性材料的蠕变量相比橡胶堆类产品的蠕变量要小，通过弹性材料来补偿橡胶堆类产品的蠕变量。通过空向设计增加了橡胶自由表面积大小，可有效降低橡胶堆失稳的情况。

2、本发明通过如下技术方案实现：

3、公开一种橡胶堆类产品的蠕变和失稳效应的调节方法，通过在橡胶本体内设置空向和预埋弹性材料来调节产品的垂向刚度和水平刚度；所述弹性材料补偿橡胶堆类产品的蠕变量；所述空向布置于橡胶本体的轴向方向，通过空向布置增加了橡胶自由表面积大小，以降低橡胶堆失稳的情况；所述弹性材料与橡胶堆类产品同轴设置或者以橡胶堆类产品的中心轴为基准对称设置。

4、本发明的弹性材料为螺旋柱形。进一步地所述弹性材料为金属弹簧，所述的金属弹簧两端与两个隔板相接处，或与隔板、顶板、底板的中任两个相接触；在接触面的表面涂有橡胶黏附剂，通过橡胶硫化使金属弹簧与橡胶堆形成一个整体。

5、在实际应用中橡胶堆类产品承受垂向和水平方向的载荷，通常会在该产品上安装好平台后再搭乘载体，因此垂向会有固定的预载，该载荷会一直存在直到产品被拆卸。橡胶堆类产品垂向长期受载后会发生蠕变，该蠕变会降低产品安装后的高度，蠕变量大时甚至导致产品无法继续使用，而弹性材料的蠕变量相比橡胶堆类产品的蠕变量要小，通过弹性材料可以来补偿橡胶堆类产品的蠕变量，有效减少产品蠕变的情况。另外在实际应用中橡胶堆在垂向或水平方向承受较大载荷时，其水平方向会发生失稳，导致产品的被承载体在水平方向发生侧移（空间超限），甚至发生侧翻和脱轨事故。通过空向设计增加了橡胶自由表面积大小，可有效降低橡胶堆失稳的情况。

6、进一步地，所述弹性材料的上、下两侧或者单侧设置有定位结构，以限定金属弹簧的位置。

7、进一步地，所述橡胶堆类产品为单层或多层，每层的橡胶型面边缘为向产品的中心轴内凹布置。

8、进一步地，多层橡胶堆类产品的层间隔板间距可以调整，可以制成间距相同和不相等结构；所述多层橡胶堆类产品的上下两端端面设置有顶板和底板，用于连接外部零件。

9、进一步地，所述金属弹簧为多组，分置于橡胶堆类产品的中心轴两侧。

10、进一步地，所述橡胶堆类产品的中心设置有由顶板向底板方向延伸的空向；所述空向为锥形或者柱形的一种，其径向的横截面为圆形或者规则多边形（包括星形）。

11、进一步地，所述顶板为折弯结构，一部分为设置在橡胶本体的顶端的贴合部，另一部分为向底板一端延伸的止挡部，所述止挡部与底板不接触。

12、进一步地，所述橡胶型面的内凹为多段弧组成，由止挡部内壁向底板内侧弯曲。

13、进一步地，单层橡胶堆类产品的上下两端端面设置有顶板和底板，用于连接外部零件；所述底板中心向顶板方向凸起，形成金属弹簧的安装座；所述金属弹簧与单层橡胶堆同轴设置。

14、本发明与现有技术相比，其有益效果为：

15、本发明的橡胶堆类产品的蠕变和失稳效应的调节方法提供了一种新的刚度调节方法，通过空向和弹性材料的配合设置来调节产品垂向和水平方向的刚度，空向的大小和钢簧的刚度大小和数量会影响到整个产品的刚度。

16、本发明的橡胶堆类产品的蠕变和失稳效应的调节方法可以有效地降低橡胶堆类产品的蠕变。在实际应用中，弹性材料的蠕变量相比橡胶堆类产品的蠕变量要小，通过弹性材料来补偿橡胶堆类产品的蠕变量。

17、本发明的橡胶堆类产品的蠕变和失稳效应的调节方法可以降低橡胶堆失稳效应，解决了现有橡胶堆轴向（垂向）压缩后承受大的径向（水平）载荷时会有失稳的情况，通过空向布置增加了橡胶自由表面积大小，可有效降低橡胶堆失稳的情况。

技术特征：

1.一种橡胶堆类产品的蠕变和失稳效应的调节方法，其特征在于，通过在橡胶本体内设置空向和预埋弹性材料来调节产品的垂向刚度和水平刚度；所述弹性材料补偿橡胶堆类产品的蠕变量；所述空向布置于橡胶本体的轴向方向，通过空向布置增加了橡胶自由表面积大小，以降低橡胶堆失稳的情况；所述弹性材料与橡胶堆类产品同轴设置或者以橡胶堆类产品的中心轴为基准对称设置。

2.根据权利要求1所述橡胶堆类产品的蠕变和失稳效应的调节方法，其特征在于，所述弹性材料为金属弹簧，所述的金属弹簧的两端与两个隔板相接处，或与隔板、顶板、底板的中任两个相接触；在接触面的表面涂有橡胶黏附剂，通过橡胶硫化使金属弹簧与橡胶堆形成一个整体。

3.根据权利要求2所述橡胶堆类产品的蠕变和失稳效应的调节方法，其特征在于，所述弹性材料的上、下两侧或者单侧设置有定位结构，以限定金属弹簧的位置。

4.根据权利要求1所述橡胶堆类产品的蠕变和失稳效应的调节方法，其特征在于，所述橡胶堆类产品为单层或多层，每层的橡胶型面边缘为向产品的中心轴内凹布置。

5.根据权利要求4所述橡胶堆类产品的蠕变和失稳效应的调节方法，其特征在于，所述多层橡胶堆类产品的上下两端端面设置有顶板和底板，用于连接外部零件。

6.根据权利要求5所述橡胶堆类产品的蠕变和失稳效应的调节方法，其特征在于，所述金属弹簧为多组，分置于橡胶堆类产品的中心轴两侧。

7.根据权利要求6所述橡胶堆类产品的蠕变和失稳效应的调节方法，其特征在于，所述橡胶堆类产品的中心设置有由顶板向底板方向延伸的空向；所述空向为锥形或者柱形的一种，其径向的横截面为圆形或者规则多边形。

8.根据权利要求7所述橡胶堆类产品的蠕变和失稳效应的调节方法，其特征在于，所述顶板为折弯结构，一部分为设置在橡胶本体的顶端的贴合部，另一部分为向底板一端延伸的止挡部，所述止挡部与底板不接触。

9.根据权利要求8所述橡胶堆类产品的蠕变和失稳效应的调节方法，其特征在于，所述橡胶型面的内凹为多段弧组成，由止挡部内壁向底板内侧弯曲。

10.根据权利要求4所述橡胶堆类产品的蠕变和失稳效应的调节方法，其特征在于，单层橡胶堆类产品的上下两端端面设置有顶板和底板，用于连接外部零件；所述底板中心向顶板方向凸起，形成金属弹簧的安装座；所述金属弹簧与单层橡胶堆同轴设置。

技术总结
本发明涉及减振产品技术领域，是一种橡胶堆类产品的蠕变和失稳效应的调节方法，具体方法为通过在橡胶本体内设置空向和预埋弹性材料来调节产品性能。所述空向布置于橡胶本体的轴向方向，增大了橡胶自由表面积。所述弹性材料与橡胶堆类产品同轴设置或者以橡胶堆类产品的中心轴为基准对称设置。弹性材料其本身的蠕变量小于产品的橡胶蠕变量；所述空向和弹性材料可调整产品的刚度特性。本发明的方法通过布置空向可有效降低橡胶堆失稳的情况；本发明的方法通过设置弹性材料可以有效减少产品长时间使用后发生的蠕变；本发明的方法通过调节空向尺寸、弹性材料尺寸和布置方法来调节产品的各向刚度。

技术研发人员：胡嘉亮,刘晴美,孙海燕,杨哲,於珂睿,冯永平,相世举,刘文松,荣继刚,沈明
受保护的技术使用者：株洲时代瑞唯减振装备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13