CN110273955A - 横向拉杆节点、横向拉杆节点组件及其刚度调节方法 - Google Patents

Abstract

横向拉杆节点，包括芯轴和硫化在芯轴中间凸起位置上的橡胶，橡胶在芯轴上分为三段，分别是位于中间的中间橡胶和镜像对称设置于中间段左右两侧的对称橡胶，所述的中间橡胶的厚度大于对称橡胶的厚度，中间橡胶的外径大于对称橡胶的外径，且中间橡胶的轴向宽度为橡胶轴向宽度的1/4~1/3，对称橡胶的外型面为向外鼓出的形状。本发明中节点压入拉杆后易于获得更大的轴向刚度，省去了原有节点组件中的外套，并通过挡块与拉杆及横向拉杆节点的配合实现了节点中外套的功能，满足横向拉杆节点在使用过程中的轴向和径向刚度需求，横向拉杆节点的径向及轴向刚度调节方便简单，可满足不同线路工况下的刚度需求。本发明还提供横向拉杆节点组件及其刚度调节方法。

Description

横向拉杆节点、横向拉杆节点组件及其刚度调节方法

技术领域

本发明涉及一种横向拉杆节点、横向拉杆节点组件及其刚度调节方法，属于轨道辆车辆用拉杆节点技术领域。

背景技术

磁浮列车是一种利用磁极吸引力和排斥力进行运行的高科技交通工具，由于其具有运行速度快，运行平稳舒适、易于控制，噪声小，环保性能高，运行、维护和耗能费用低等优点，越来越受到世界各国的重视。

中低速磁悬浮列车转向架是整车中最关键的部件，它支撑着整车的重量，传递牵引力和制动力，受力状况非常复杂，并且其运行状况直接关系到整车的运行安全，因此必须对其进行有限元分析和疲劳载荷试验。

现有技术中的磁浮列车转向架包括托臂、直线电机梁、电磁铁、直线电机、横向拉杆、空气弹簧、防侧滚梁、防侧滚梁吊座和牵引拉杆座；其中，转向架主要承受来自电磁铁的悬浮力和横向导向力，直线电机作用在牵引拉杆座上的牵引力(牵引拉杆的两端分别连接转向架的牵引拉杆座和车体)，横向拉杆的横向力(横向拉杆的两端分别连接转向架的横向拉杆座和车体)，以及制动力。横向拉杆节点由芯轴、外套和橡胶层组成。

检索到的节点相关现有专利文献如下：

1.CN201710357983.8，橡胶节点，包括轴芯、套筒和橡胶体，所述套筒为筒状，套装在轴芯上，包括侧周壁和由侧周壁两端向轴芯方向延伸两侧端壁，橡胶体与轴芯硫化为一体，且与套筒两侧端壁间存在间隙；进一步包括设置在橡胶体两端的防脱轴套和限位轴套，所述防脱轴套朝向橡胶体的一面为锥形面，沿锥形面压入橡胶体，其与橡胶体和套筒两侧端壁之间为过盈压装，防脱轴套进一步与轴芯间存在间隙；所述限位轴套设置在防脱轴套与轴芯之间的间隙内，其与橡胶体和套筒两侧端壁之间为过盈压装。

2.CN201820052661.2，一种金属橡胶关节，芯轴的外围设有橡胶层，外套包括外套外层和外套内层，外套外层与外套内层无缝连接成一个整体，且外套内层的宽度大于外套外层的宽度；外套设在橡胶层的外围，且外套与橡胶层粘结在一起。本实用新型将外套、橡胶层和芯轴硫化成型，再将外套进行翻边，通过外套翻边实现金属橡胶关节的轴向和径向预压缩力。

3.CN201520922405.0，一种聚氨酯关节球销总成，包括球销，与球销配合的轴承壳，两个外环，其特征在于 ：两个外环与轴承壳之间以及连接两个外环的虚拟圆周与轴承壳之间的空腔内预先通过热压浇注固定成型聚氨酯弹性体，两个外环与聚氨酯弹性体的两侧端面过盈配合装入防尘圈。

现有技术中的拉杆节点在安装之前，刚度已经确定，不能针对不同的线路运行工况对节点的刚度进行调整，也不能在安装时根据刚度的需求，来调节节点的刚度，无法获得较大的轴向刚度。

发明内容

本发明提供的横向拉杆节点、横向拉杆节点组件及其刚度调节方法，节点压入拉杆后易于获得更大的轴向刚度，省去了原有节点组件中的外套，并通过挡块与拉杆及横向拉杆节点的配合实现了节点中外套的功能，满足横向拉杆节点在使用过程中的轴向和径向刚度需求，横向拉杆节点的径向及轴向刚度调节方便简单，可满足不同线路工况下的刚度需求。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

横向拉杆节点，包括芯轴和硫化在芯轴中间凸起位置上的橡胶，其特征在于所述的橡胶在芯轴上分为三段，分别是位于中间的中间橡胶和镜像对称设置于中间段左右两侧的对称橡胶，所述的中间橡胶的厚度大于对称橡胶的厚度，中间橡胶的外径大于对称橡胶的外径，且中间橡胶的轴向宽度为橡胶轴向宽度的1/4~1/3，对称橡胶的外型面为向外鼓出的形状。

优选的，所述的中间橡胶的顶面为沿轴向设置的圆筒面，对称橡胶的外型面由环形面一和与环形面一连接环形面二，环形面一和环形面二均为锥筒面，环形面一和环形面二与圆筒面间的夹角均大于度，且环形面一与环形面二间的夹角为度120~180度。

横向拉杆节点组件，包括以上所述的横向拉杆节点和拉杆，其特征在于还包括两个轴向定位在拉杆上的挡块，横向拉杆节点沿轴向压入拉杆中，中间橡胶与拉杆内壁接触，对称橡胶与拉杆内壁不接触，橡胶沿径向预压缩，形成横向拉杆节点的径向刚度，橡胶压紧在两个挡块之间，使橡胶沿轴向预压缩，形成横向拉杆节点的轴向刚度，挡块与对称橡胶贴合接触且通过对称橡胶径向撑起与芯轴径向隔开。

优选的，所述的挡块压紧在对称橡胶的外型面上，所述的挡块与对称橡胶的外面型相接触的面为与环形面一平行的锥筒面，锥筒面与对称橡胶接触的边缘均为圆角边缘。

优选的，挡块的外端面的轴向所在位置不超出对称橡胶的外型面。

优选的，所述的挡块通过卡在拉杆内壁上的挡圈轴向定位在拉杆上，拉杆的内壁上开有与挡圈相对应的环形卡槽，挡圈卡入环形卡槽中并抵在挡块上。

优选的，所述的挡块与挡圈相对的面为环形配合面，所述的环形配合面由沿轴向的轴向环面和与挡圈配合的抵靠面组成，挡圈的横截面为圆形，环形卡槽的的横截面为半圆形，抵靠面的横截面为1/4圆形，挡圈为带缺口的弹力环。

以上所述的横向拉杆节点组件的刚度调节方法，其特征在于根据拉杆和芯轴的尺寸，设计中间橡胶的厚度和轴向宽度，调节中间橡胶的径向预压缩量，从而调节横向拉杆节点的径向刚度；设计中间橡胶的厚度和轴向宽度、挡块在拉杆内的轴向定位位置、对对称橡胶的压紧面积以及对称橡胶的厚度和轴向宽度，调节对称橡胶的轴向预压缩量，从而调节横向拉杆节点的轴向刚度。

优选的，通过设计锥筒面与轴向的夹角，调节锥筒面对对称橡胶的压紧力方向，从而调节对称橡胶段的径向压缩量和轴向压缩量，以调节横向拉杆节点的径向及轴向刚度。

优选的，通过调节所述的挡圈的横截面半径来调节挡块在拉杆上的轴向定位位置，从而进一步调节横向拉杆节点的轴向刚度和径向刚度。

发明的有益效果是：

1、横向拉杆节点中的橡胶分为三段，分别是中间橡胶和对称橡胶，中间橡胶的轴向宽度为橡胶轴向宽度的1/3~1/4，中间橡胶的厚度大于对称橡胶的厚度，且对称橡胶的外型面为向外鼓出的形状，即将中间橡胶的厚度增加、轴向宽度减小、可变形的型面设计成向外鼓出的形状，使中间橡胶沿径向压缩时，中间橡胶向对称橡胶方向流动变形，即橡胶从中间向左右两侧流动，使对称橡胶的膨胀，只要限制对称橡胶的外型面向外变形，便可使橡胶在径向压缩时也产生轴向压缩，使节点压入拉杆后易于获得更大的轴向刚度。

2、横向拉杆节点组件，将横向拉杆节点直接压入拉杆中，省去了原有节点组件中的外套，并且用挡块压紧橡胶，使对称橡胶产生轴向压缩量，形成横向拉杆节点的轴向刚度，从而通过挡块与拉杆及横向拉杆节点的配合实现了节点中外套的功能，满足横向拉杆节点在使用过程中的轴向和径向刚度需求。

3、横向拉节点在压入拉杆中，中间橡胶与拉杆接触，径向压缩，使中间橡胶变形向对称橡胶流动，对称橡胶的外型面会随橡胶的流动而顺势向外鼓出，挡块对对称橡胶外型面的鼓出进行限制，并且通过压紧力压紧对称橡胶，使对称橡胶在向外鼓出被限制的同时还被挡块沿轴向压紧，对称橡胶可获得更大的轴向预压缩量，对称橡胶的外型面变形可与挡块完全贴合，使横向拉杆节点获得更大的轴向刚度。

4、挡块通过挡圈定位在拉杆上，定位结构简单，易于更换或拆卸，组装时可先安装一边挡圈和挡块，再压入横向拉杆节点，之后通过另一边的挡圈和挡块将橡胶压紧，组装过程简单，挡块被对称橡胶径向撑起与芯轴隔开，保证横向拉杆节点具有一定的偏转刚度。

5、挡块与对称橡胶的外面型相接触的面为锥筒面，通过锥筒面的倾斜设计在压紧对称橡胶时，不仅使对称橡胶产生轴向压缩，也使其产生径向压缩，从而在提高轴向刚度的同时进一步提高径向刚度，挡圈的横截面为圆形，通过调节挡圈的横截面直径，即可调节挡块在拉杆上的轴向定位位置，从而调节对称橡胶的径向和轴向预压缩量，达到调节横向拉杆节点轴向和径向刚度的目的，横向拉杆节点的径向及轴向刚度调节方便简单，可满足不同线路工况下的刚度需求。

附图说明

图1为具体实施方式中横向拉杆节点的结构示意图。

图2为具体实施方式中横向拉杆节点组件的结构示意图。

图3为拉杆的结构示意图。

图4为挡块的结构示意图。

图5为挡圈的结构示意图。

具体实施方式

下面结合图1至图5对本发明的实施例做详细说明。

横向拉杆节点，包括芯轴1和硫化在芯轴1中间凸起位置上的橡胶2，其特征在于所述的橡胶2在芯轴1上分为三段，分别是位于中间的中间橡胶21和镜像对称设置于中间段21左右两侧的对称橡胶22，所述的中间橡胶21的厚度大于对称橡胶22的厚度，中间橡胶21的外径大于对称橡胶22的外径，且中间橡胶21的轴向宽度为橡胶2轴向宽度的1/4~1/3，对称橡胶22的外型面为向外鼓出的形状。

如图所示的横向拉杆节点中的橡胶2分为三段，分别是中间橡胶21和对称橡胶22，中间橡胶21的轴向宽度为橡胶轴向宽度的1/3~1/4，中间橡胶21的厚度大于对称橡胶的厚度，且对称橡胶的外型面为向外鼓出的形状，即将中间橡胶的厚度增加、轴向宽度减小、可变形的型面设计成向外鼓出的形状，使中间橡胶21沿径向压缩时，中间橡胶21向对称橡胶22方向流动变形，即橡胶从中间向左右两侧流动，使对称橡胶22的膨胀，只要限制对称橡胶的外型面向外变形，便可使橡胶在径向压缩时也产生轴向压缩，使节点压入拉杆后易于获得更大的轴向刚度。

其中，所述的中间橡胶21的顶面为沿轴向设置的圆筒面21.1，压入拉杆时更容易产生径向压缩，对称橡胶22的外型面由环形面一22.1和与环形面一22.1连接环形面二22.2，环形面一22.1和环形面二22.2均为锥筒面，环形面一22.1和环形面二22.2与圆筒面22.1间的夹角均大于90度，且环形面一22.1与环形面二22.2间的夹角为120度~180度，保证对称橡胶22的外型面为向外鼓出的形状，两个对称橡胶22的外型面设计成由两个锥筒面连接而成，可保证用挡块轴向压紧对称橡胶22的外型面时，其中一个锥筒面可首先与挡块贴合，之后通过橡胶的流动变形使另一个锥筒面也与挡块贴合，从而最大程度的提高对称橡胶22外型面与挡块的接触面积。

横向拉杆节点组件，包括以上所述的横向拉杆节点100和拉杆3，其特征在于还包括两个轴向定位在拉杆3上的挡块4，横向拉杆节点100沿轴向压入拉杆3中，中间橡胶21与拉杆内壁接触，对称橡胶22与拉杆内壁不接触，橡胶2沿径向预压缩，形成横向拉杆节点100的径向刚度，橡胶2压紧在两个挡块4之间，使橡胶2沿轴向预压缩，形成横向拉杆节点100的轴向刚度，挡块4与对称橡胶22贴合接触且通过对称橡胶22径向撑起与芯轴1径向隔开。

以上所述的横向拉杆节点组件，将横向拉杆节点100直接压入拉杆3中，省去了原有节点组件中的外套，并且用挡块4压紧橡胶，使对称橡胶22产生轴向压缩量，形成横向拉杆节点100的轴向刚度，从而通过挡块4与拉杆3及横向拉杆节点100的配合实现了节点中外套的功能，满足横向拉杆节点在使用过程中的轴向和径向刚度需求。

横向拉节点100在压入拉杆3中，中间橡胶21与拉杆3接触，径向压缩，使中间橡胶21变形向对称橡胶22流动，对称橡胶22的外型面会随橡胶的流动而顺势向外鼓出，挡块对对称橡胶22外型面的鼓出进行限制，并且通过压紧力压紧对称橡胶22，使对称橡胶22在向外鼓出被限制的同时还被挡块4沿轴向压紧，对称橡胶22可获得更大的轴向预压缩量，对称橡胶22的外型面变形可与挡块4完全贴合，使横向拉杆节点10获得更大的轴向刚度。

其中，所述的挡块4压紧在对称橡胶22的外型面上，所述的挡块4与对称橡胶22的外面型相接触的面为与环形面一22.1平行的锥筒面41，通过锥筒面41的倾斜设计在压紧对称橡胶22时，不仅使对称橡胶22产生轴向压缩，也使其产生径向压缩，从而在提高轴向刚度的同时进一步提高径向刚度；挡块4与对称橡胶22接触时，首先锥筒面41与环形面一22.1贴合，之后由于橡胶的流动变形，使环形面二22.2也与锥筒面41贴合，使锥筒面41完全与对称橡胶22贴合，增大对称橡胶22的轴向及径向压缩量，从而提高横向拉杆节点的轴向及径向刚度，锥筒面41与对称橡胶22接触的边缘均为圆角边缘，避免锥筒面41的边缘棱角使橡胶产生应力集中。

其中，挡块4的外端面的轴向所在位置不超出对称橡胶22的外型面。避免节点偏转过程中，挡块4与芯轴1直接硬接触，对节点的偏转变形进行缓冲，提高车辆的运行安全性。

其中，所述的挡块4通过卡在拉杆3内壁上的挡圈5轴向定位在拉杆3上，拉杆3的内壁上开有与挡圈5相对应的环形卡槽31，挡圈5卡入环形卡槽31中并抵在挡块4上。用挡圈5对挡块4进行定位，挡块4上端被夹在挡圈5和橡胶之间，可以通过挡圈5调整挡块4在拉杆上的位置。

其中，所述的挡块4与挡圈5相对的面为环形配合面42，所述的环形配合面42由沿轴向的轴向环面42.1和与挡圈5配合的抵靠面42.2组成，挡圈5的横截面为圆形，环形卡槽31的的横截面为半圆形，抵靠面42.2的横截面为1/4圆形，挡圈5为带缺口的弹力环，如图5所示，便于压入环形卡槽31中。挡圈5的横截面为圆形，通过调节挡圈的横截面直径，即可调节挡块4在拉杆3上的轴向定位位置，从而调节对称橡胶22的径向和轴向预压缩量，达到调节横向拉杆节点轴向和径向刚度的目的，横向拉杆节点的径向及轴向刚度调节方便简单，可满足不同线路工况下的刚度需求。

本发明还保护以上所述的的横向拉杆节点组件的刚度调节方法，其特征在于根据拉杆3和芯轴1的尺寸，设计中间橡胶21的厚度和轴向宽度，调节中间橡胶21的径向预压缩量，从而调节横向拉杆节点的径向刚度，中间橡胶21的厚度和轴向度越大，压入拉杆3中的径向压缩量越大，横向拉杆节点的径向刚度就越大；

设计中间橡胶21的厚度和轴向宽度、挡块4在拉杆3内的轴向定位位置、对对称橡胶22的压紧面积以及对称橡胶22的厚度和轴向宽度，调节对称橡胶22的轴向预压缩量，从而调节横向拉杆节点的轴向刚度。中间橡胶21的厚度和轴向宽度以及对称橡胶22的厚度和轴向宽度决定了横向拉杆节点100压入拉杆3后中间橡胶21向对称橡胶22方向的流动变形量，即对称橡胶22的膨胀体积；挡块4在拉杆3内的轴向定位位置决定了挡块4对对称橡胶22的轴向压缩量和径向压缩量；对对称橡胶22的压紧面积决定了挡块4与橡胶的接触面积，以上三个决定因素相结合，即可调节横向拉杆节点100的轴向刚度，同时调节对称橡胶22的径向压缩量，以进一步调节横向拉杆节点100的径向刚度。

其中，通过设计锥筒面41与轴向的夹角，调节锥筒面41对对称橡胶22的压紧力方向，从而调节对称橡胶段22的径向压缩量和轴向压缩量，以调节横向拉杆节点100的径向及轴向刚度。锥筒面41与轴向的夹角越大，对对称橡胶22的压紧力越大，对称橡胶22的轴向压缩和径向压缩量越大，横向拉杆节点100的轴向和径向刚度越大。

其中，通过调节所述的挡圈5的横截面半径来调节挡块4在拉杆3上的轴向定位位置，从而进一步调节横向拉杆节点100的轴向刚度和径向刚度。挡圈5的横截面半径直大，挡块4的轴向定位位置越内向，对对称橡胶22的压紧力越大，对称橡胶22的径向和轴向预压缩量越大，从而达到调节横向拉杆节点轴向和径向刚度的目的，横向拉杆节点的径向及轴向刚度调节方便简单，可满足不同线路工况下的刚度需求。

以上结合附图对本发明的实施例的技术方案进行完整描述，需要说明的是所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.横向拉杆节点，包括芯轴（1）和硫化在芯轴（1）中间凸起位置上的橡胶（2），其特征在于所述的橡胶（2）在芯轴（1）上分为三段，分别是位于中间的中间橡胶（21）和镜像对称设置于中间段（21）左右两侧的对称橡胶（22），所述的中间橡胶（21）的厚度大于对称橡胶（22）的厚度，中间橡胶（21）的外径大于对称橡胶（22）的外径，且中间橡胶（21）的轴向宽度为橡胶（2）轴向宽度的1/4~1/3，对称橡胶（22）的外型面为向外鼓出的形状。

2.根据权利要求1所述的横向拉杆节点，其特征在于所述的中间橡胶（21）的顶面为沿轴向设置的圆筒面（21.1），对称橡胶（22）的外型面由环形面一（22.1）和与环形面一（22.1）连接环形面二（22.2），环形面一（22.1）和环形面二（22.2）均为锥筒面，环形面一（22.1）和环形面二（22.2）与圆筒面（22.1）间的夹角均大于90度，且环形面一（22.1）与环形面二（22.2）间的夹角为120度~180度。

3.横向拉杆节点组件，包括权利要求1或2所述的横向拉杆节点（100）和拉杆（3），其特征在于还包括两个轴向定位在拉杆（3）上的挡块（4），横向拉杆节点（100）沿轴向压入拉杆（3）中，中间橡胶（21）与拉杆内壁接触，对称橡胶（22）与拉杆内壁不接触，橡胶（2）沿径向预压缩，形成横向拉杆节点（100）的径向刚度，橡胶（2）压紧在两个挡块（4）之间，使橡胶（2）沿轴向预压缩，形成横向拉杆节点（100）的轴向刚度，挡块（4）与对称橡胶（22）贴合接触且通过对称橡胶（22）径向撑起与芯轴（1）径向隔开。

4.根据权利要求3所述的横向拉杆节点组件，其特征在于所述的挡块（4）压紧在对称橡胶（22）的外型面上，所述的挡块（4）与对称橡胶（22）的外面型相接触的面为与环形面一（22.1）平行的锥筒面（41），锥筒面（41）与对称橡胶（22）接触的边缘均为圆角边缘。

5.根据权利要求4所述的横向拉杆节点组件，其特征在于挡块（4）的外端面的轴向所在位置不超出对称橡胶（22）的外型面。

6.根据权利要求3所述的横向拉杆节点组件，其特征在于所述的挡块（4）通过卡在拉杆（3）内壁上的挡圈（5）轴向定位在拉杆（3）上，拉杆（3）的内壁上开有与挡圈（5）相对应的环形卡槽（31），挡圈（5）卡入环形卡槽（31）中并抵在挡块（4）上。

7.根据权利要求6所述的横向拉杆节点组件，其特征在于所述的挡块（4）与挡圈（5）相对的面为环形配合面（42），所述的环形配合面（42）由沿轴向的轴向环面（42.1）和与挡圈（5）配合的抵靠面（42.2）组成，挡圈（5）的横截面为圆形，环形卡槽（31）的的横截面为半圆形，抵靠面（42.2）的横截面为1/4圆形，挡圈（5）为带缺口的弹力环。

8.权利要求3~7所述的横向拉杆节点组件的刚度调节方法，其特征在于根据拉杆（3）和芯轴（1）的尺寸，设计中间橡胶（21）的厚度和轴向宽度，调节中间橡胶（21）的径向预压缩量，从而调节横向拉杆节点的径向刚度；设计中间橡胶（21）的厚度和轴向宽度、挡块（4）在拉杆（3）内的轴向定位位置、对对称橡胶（22）的压紧面积以及对称橡胶（22）的厚度和轴向宽度，调节对称橡胶（22）的轴向预压缩量，从而调节横向拉杆节点的轴向刚度。

9.根据权利要求8所述的横向拉杆节点组件的刚度调节方法，其特征在于通过设计锥筒面（41）与轴向的夹角，调节锥筒面（41）对对称橡胶（22）的压紧力方向，从而调节对称橡胶段（22）的径向压缩量和轴向压缩量，以调节横向拉杆节点（100）的径向及轴向刚度。

10.根据权利要求9所述的横向拉杆节点组件的刚度调节方法，其特征在于通过调节所述的挡圈（5）的横截面半径来调节挡块（4）在拉杆（3）上的轴向定位位置，从而进一步调节横向拉杆节点（100）的轴向刚度和径向刚度。