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一种轨道车辆用橡胶球铰及其组装方法

发明公布  在审
申请(专利)号:CN201811527332.X国省代码:湖南 43
申请(专利权)人:株洲飞马橡胶实业有限公司
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摘要:
本发明涉及一种轨道车辆用橡胶球铰及其组装方法,公开了橡胶球铰包括金属芯轴、橡胶层、金属内套和金属外套,所述橡胶层硫化粘结在所述芯轴上,所述橡胶层与所述芯轴粘结部位为弧面一;所述金属内套同心套设在所述橡胶层上,所述金属内套为沿径向分开的两瓣结构,所述金属内套被所述金属外套翻边包裹成一整体。本发明提供的橡胶球铰中,通过在橡胶层与金属外套中装配两瓣结构的金属内套,可有效减少橡胶层两端的橡胶鼓出,有效提高橡胶球铰的使用性能;同时,使得橡胶型面靠近内套和芯轴的位置不容易出现褶皱和开裂,可有效提高橡胶球铰的使用寿命。

主权项:
1.一种轨道车辆用橡胶球铰,其特征在于,由内至外依次包括金属芯轴、橡胶层、金属内套和金属外套,所述橡胶层硫化粘结在所述芯轴上,所述橡胶层与所述芯轴粘结部位为弧面一;所述金属内套同心套设在所述橡胶层上,所述金属内套为沿径向分开的两瓣结构,所述金属内套被所述金属外套翻边包裹成一整体。


说明书

一种轨道车辆用橡胶球铰及其组装方法

技术领域

本发明属于轨道车辆弹性元件技术领域,具体地,涉及一种轨道车辆用橡胶球铰
及其组装方法。

背景技术

橡胶球铰是橡胶与金属复合的一种性能优良的连接元件。球铰主要是利用硫化橡
胶起减震缓冲作用,金属件起支撑和安装接口的作用,该球铰能承受复杂的工作环境,其中
包括轴向、径向、扭转、偏转等多向载荷的疲劳作用和瞬时的机械冲击。因此,橡胶球铰广泛
运用于轨道车辆领域。目前,橡胶球铰应用最为普遍的结构为,从内到外依次为金属芯轴、
橡胶层和金属外套,虽然这种结构的性能基本能满足各种工况的使用。但是,当橡胶的径向
与轴向刚度比较小时,上述结构无法满足性能要求。

但是,现有的橡胶球铰由于其橡胶型面设计不合理,橡胶自由面积小,产品在与压
缩以及径向受载的情况下,端面的橡胶型面容易出现弯折变形;同时,端面橡胶容易出现褶
皱并鼓出,最终由于应力集中导致橡胶开裂,且橡胶与金属的粘合度低,使用寿命短,对于
轴向、径向、扭转与偏转的各种疲劳作用和机械冲击的承受力有限。

由于橡胶球铰存在上述问题,导致球铰产品的刚度无法满足使用要求,使得球铰
产品的应用受到一定程度的限制。同时,传统的橡胶球铰组装方式中存在结构复杂,组装效
率低,制造成本高,重量较重,维护困难,难以检测合格性等缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是橡胶球铰在使用过程中无法满足径向刚度和轴向刚
度变化范围大的减振部位的减振要求和使用寿命短,提供一种轨道车辆用橡胶球铰。所述
橡胶球铰径向和轴向的刚度均增大,两者比例较小,且径向和轴向的刚度调整范围大,还能
增加橡胶层的偏转、扭转刚度,提高橡胶的使用寿命。

本发明的另一目的在于提供一种轨道车辆用橡胶球铰的组装方法。

本发明是通过以下技术方案实现的:

一种轨道车辆用橡胶球铰,由内至外依次包括金属芯轴、橡胶层、金属内套和金属外
套,所述橡胶层硫化粘结在所述芯轴上,所述橡胶层与所述芯轴粘结部位为弧面一;

所述金属内套同心套设在所述橡胶层上,所述金属内套为沿径向分开的两瓣结构,所
述金属内套被所述金属外套翻边包裹成一整体。

进一步地,所述金属内套的两瓣结构之间隔开的距离大于2 mm。

本发明橡胶球铰是由金属内套、芯轴和橡胶层通过高温、高压硫化后粘结成硫化
体后,再将硫化体压入金属外套制作而成;通过将金属内套设计为两瓣结构,当硫化体压入
金属外套时,橡胶得到预压缩,通过调整两瓣结构沿径向分开的距离达到调整橡胶的预压
缩量的目的。

进一步地,所述金属内套与所述橡胶层粘结部位为弧面二。

进一步地,所述弧面一的圆弧半径为R1,所述弧面二的圆弧半径为R2,R1>R2。

进一步地,所述弧面一的轴向宽度为A。

进一步地,所述金属内套靠近橡胶层的一侧还包括平直部。

进一步地,所述平直部置于所述弧面二的两端;

所述平直部与所述金属内套的两端通过圆角过渡连接。

进一步地,所述弧面一与所述芯轴通过圆角过渡连接。

进一步地,所述金属内套与金属外套接触部位为直型;

所述橡胶层的侧面为直型。

一种制作组装上述轨道车辆用橡胶球铰的组装方法,包括以下步骤:

S1.铁件处理:将加工好的金属芯轴进行喷砂处理,将胶粘剂均匀的刷涂在喷砂处理后
的金属芯轴表面,待胶粘剂干燥后,得到金属芯轴;

S2.模压硫化:将步骤S1得到的金属芯轴置于硫化机内,将金属内套放入硫化机中并沿
径向与芯轴留有一定间隙,在金属内套与芯轴的间隙中加入橡胶体,通过高温高压硫化一
定的时间后,使橡胶体、金属内套和金属芯轴粘结成硫化体;

S3.装配金属外套,挤压橡胶,外套翻卷包边:

S4.橡胶球铰外套再加工:将步骤S3中已基本成型的橡胶球铰外套车加工后再用无心
磨加工外套外径,最后电镀。

与现有技术相比,本发明提供的轨道车辆用橡胶球铰具有以下有益效果:

本发明提供的橡胶球铰中,通过在橡胶层与金属外套中装配两瓣结构的金属内套,可
有效减少橡胶层两端的橡胶鼓出,硫化时沿径向适当分开,安装时两瓣结构的金属内套中
间隔开一定的距离,橡胶硫化制品冷却时,橡胶收缩比整体外套式橡胶球铰能更好的消除
应力,从而有效提高橡胶球铰的使用性能;同时,使得橡胶型面靠近内套和芯轴的位置不容
易出现褶皱和开裂,可有效提高橡胶球铰的使用寿命。

本发明的橡胶球铰中,金属外套与金属内套接触部位为直型,有利于增加橡胶球
铰的扭力,提高产品性能;金属芯轴的中部为部分椭圆形,可以增加橡胶球铰的扭力,提高
橡胶层的径向、轴向、偏转及扭转刚度;本发明的橡胶球铰结构使得R1>R2可操作性更大,
更便于提高球铰的径向、轴向、偏转、扭转刚度和径、轴刚度比。

采用本发明提供的组装方法进行组装时,操作简便,组装时间减少、组装效率提
高。

附图说明

图1为实施例1中的橡胶球铰的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明。应理解,本发明提到的一个或多个方法
步骤并不排斥在所述组合步骤前后还存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还
可以插入其他方法步骤;还应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的
范围。

如图1所示,图1是本发明提供的轨道车辆用橡胶球铰的一实施例,橡胶球铰由内
至外依次包括金属芯轴1、橡胶层2、金属内套3和金属外套4,其中,橡胶层2硫化粘结在芯轴
1上,橡胶层2与芯轴1粘结部位为弧面一5,弧面一5的圆弧半径为R1,弧面一5的轴向宽度为
A,弧面一5与芯轴1通过圆角过渡连接;金属内套3同心套设在橡胶层2上,金属内套3为沿径
向分开的两瓣结构,金属内套3被金属外套4翻边包裹成一整体,金属内套3的两瓣结构之间
隔开的距离大于2 mm,这种结构使得橡胶硫化制品冷却时,橡胶的收缩比整体外套式橡胶
球铰能更好的消除应力,球铰的性能、使用寿命也得到提高。

金属内套3与橡胶层2粘结部位为弧面二6,弧面二6的圆弧半径为R2,R1>R2,金属
内套3靠近橡胶层2的一侧还包括平直部31,平直部31置于弧面二6的两端;平直部31与金属
内套3的两端通过圆角过渡连接,金属内套3与金属外套4接触部位为直型,橡胶层2的侧面
为直型。

在制作橡胶球铰时,可根据承载需求,对弧面一5的圆弧半径为R1、弧面一5的轴向
宽度A以及弧面二的圆弧半径R2进行调节,使得橡胶球铰的刚度满足承载需求,为轨道车辆
的运行提供更好的减震及缓冲作用;同时,通过调整金属内套3的两瓣结构沿径向分开的距
离,实现调整橡胶的预压缩量的目的。

其中,调节弧面一5的圆弧半径为R1、弧面一5的轴向宽度A和弧面二的圆弧半径
R2,可调节橡胶球铰的橡胶层2沿轴向的厚度变化,从而改变橡胶球铰承载时的径向变形量
和轴向变形量,改变橡胶球铰的径、轴向刚度匹配。

其次,较大的形状系数也有利于降低径、轴向刚度比,本发明的橡胶球铰都有两个
橡胶自由面,与传统球铰结构相比,自由面大大增加,在承受径向载荷时,橡胶有更多的区
域可自由移动,也有利于降低橡胶球铰的径、轴向刚度比。

本实施例还提供一种轨道车辆用橡胶球铰的组装方法,包括以下步骤:

S1.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,得到金属芯轴;

S2.模压硫化:将步骤S1得到的金属芯轴置于硫化机内,将金属内套放入硫化机中并沿
径向与芯轴留有一定间隙,在金属内套与芯轴的间隙中加入橡胶体,通过高温高压硫化一
定时间后,使橡胶体、金属内套和金属芯轴粘结成硫化体;其中,硫化温度140~160℃,压力
为15-18 MPa,时间为20~40 min。

S3.装配金属外套,挤压橡胶,外套翻卷包边:

S4.橡胶球铰外套再加工:将步骤S3中已基本成型的橡胶球铰外套车加工后再用无心
磨加工外套外径,最后电镀。

本发明提供的橡胶球铰产品性能高,预压缩方便,且容易控制预压缩量,径向刚度
与轴向刚度比减小,通过在橡胶层与金属外套中装配两瓣结构的金属内套,可有效减少橡
胶层两端的橡胶鼓出,硫化时沿径向适当分开,安装时金属内套的两瓣结构之间隔开的距
离大于2 mm,橡胶硫化制品冷却时,橡胶收缩比整体外套式橡胶球铰能更好的消除应力,从
而有效提高橡胶球铰的使用性能;同时,使得橡胶型面靠近内套和芯轴的位置不容易出现
褶皱和开裂,可有效提高橡胶球铰的使用寿命。
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图1
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