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CN114251409A - 一种马鞍型橡胶液力复合节点及其装配方法 - Google Patents

一种马鞍型橡胶液力复合节点及其装配方法 Download PDF

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CN114251409A CN202111453223.XA CN202111453223A CN114251409A CN 114251409 A CN114251409 A CN 114251409A CN 202111453223 A CN202111453223 A CN 202111453223A CN 114251409 A CN114251409 A CN 114251409A
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夏彰阳
丁行武
邹纪操
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王凤
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Abstract

本发明属于减振技术领域，具体公开了一种马鞍形橡胶液力复合节点，包括芯轴、内套、外套和硫化在内套和外套之间的马鞍形橡胶体，内套在轴向上对称设有的两个开口一，芯轴上设有与开口一相匹配的凹槽一，开口一、凹槽一和马鞍形橡胶体共同形成液力复合节点的两个相连通的封闭式液腔；芯轴和内套相连接处设有位于液腔内侧的密封槽，密封槽内设有密封件。本发明主要解决了传统的整体式球形橡胶节点的液力结构无法应用到马鞍式橡胶节点上的技术难题，且具有良好的密封可靠性。本发明还提供了一种马鞍形橡胶液力复合节点的装配方法。

Description

一种马鞍型橡胶液力复合节点及其装配方法
技术领域
本发明涉及一种马鞍型橡胶液力复合节点及其装配方法，属于减振技术领域，该马鞍型橡胶液力复合节点连接在轴箱转臂与转向架构架之间，起连接作用和缓冲减振作用。
背景技术
液力复合节点是在轨道车辆中广泛应用的一种连接减振部件，主要安装在车辆的转向架构架上，用以连接轴箱转臂与转向架，以提高车辆行驶的稳定性和安全性。液力复合节点通常包括两个相互连通的液腔，通过预先在一液腔内灌注密封不可压缩的液体，在冲击载荷的作用下两个液腔内的容积发生变化，使得液体在两个液腔之间流动产生阻尼，消耗振动能量，达到衰减振动的目的。现有技术中，有如下专利涉及液力复合节点：
1、专利号为“201910414300.7”，专利名称为“一种液体复合衬套”的发明专利，具体包括：芯轴、橡胶体、流道和外套，橡胶体与流道及外套共同限定了两个用于容纳液压流体的液腔，两个液腔在周向上处于两个径向凸起之间，且通过流道彼此连通。该发明中液体复合衬套的结构能够显著地减少零部件的数量，具有良好的变刚度性能和密封效果。
2、专利号为“201520531264.X”，专利名称为“一种轴箱节点”的发明专利，包括芯轴、弹性套件和壳体，芯轴的中部开设一贯穿芯轴的通孔，弹性套件套设于芯轴的外壁，弹性套件上具有一第一腔体、一第二腔体，第一腔体的底部、第二腔体的底部分别与通孔的两端连通形成一空腔体，空腔体内具有液体，壳体套设于所述弹性套件的外部。该专利具有可动态调节轴箱节点的动态刚度或者静态刚度大小的功能。
3、专利号为“201210145647.4”，专利名称为“一种带液体阻尼橡胶关节动刚度调节方法及橡胶关节”的发明专利，包括金属外套、橡胶关节、节流通道调节装置等部分，具体结构为橡胶关节外表面设置适当的孔，经在其外表面压装金属外套后形成封闭的空腔，空腔设置于橡胶关节芯轴与外套相对运动方向上，对称分布于橡胶关节轴线的两侧，两个空腔之间通过节流通道相连，当橡胶关节的芯轴与外套做相对运动时，芯轴两侧的空腔一侧体积减小，另一侧体积增加，促使体积减小的一侧的液态阻尼介质通过小孔流向体积增大的一侧，液态阻尼介质通过节流通道时由于阻尼作用，产生阻尼力。节流通道可通过调节装置改变其大小，以达到调节阻尼力，得到所需的动刚度。
由上可知，现有的液力复合节点具有良好的变刚度性能和密封效果，或可调整动静态刚度，但现有的液力复合节点多为常规的圆柱形结构；而目前国内的轨道车辆在某些场景中会采用马鞍式的橡胶体结构，如何设计一种用于马鞍式橡胶体结构的橡胶液力复合节点以适应市场需求，是当下亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种马鞍形橡胶液力复合节点，以适用于目前轨道车辆中的马鞍式的橡胶体结构。本发明还提供了一种马鞍形橡胶液力复合节点的装配方法。
为达到上述目的，本发明提出如下技术方案：
一种马鞍形橡胶液力复合节点，包括芯轴、设于芯轴上的内套、设于内套外侧的外套和硫化在内套和外套之间的马鞍形橡胶体，内套在轴向上对称设有的两个开口一，开口一、芯轴和马鞍形橡胶体共同形成液力复合节点的两个相连通的封闭式液腔；芯轴和内套连接处设有位于液腔内侧的密封槽，密封槽内设有密封件。
优选的，芯轴上设有与开口一相匹配的凹槽一，封闭式液腔由开口一、凹槽一和马鞍形橡胶体共同形成。
优选的，液力复合节点所需的起振频率通过调整开口一和凹槽一的宽度H1来实现。
优选的，液力复合节点所需的起振频率通过调整凹槽一的深度H2来实现。
优选的，环形槽为沿径向对称布置在内套上的两个；环形槽包括防止密封件掉出的止挡台，止挡台与芯轴共同形成密封入口。
优选的，止挡台位于密封入口处的止挡端面从环形槽的内侧向外侧朝向内套的轴向中轴线L倾斜设置。
优选的，密封件为“V型”结构，具体包括顶角部、侧部一和侧部二，当密封件放置在环形槽内时，顶角部抵靠在环形槽的底壁上，侧部一限位在止挡台的内壁上，侧部二抵靠在芯轴上。
优选的，内套为倒置的“工字型”结构，具体包括与马鞍形橡胶体相匹配的两个扁平状的侧连接盘和位于两个侧连接盘之间的中部空心轴，开口一设于中部空心轴上。
一种马鞍形橡胶液力复合节点的装配方法，对上述马鞍形橡胶液力复合节点进行装配，包括如下步骤：
S1：将内套和外套通过马鞍形橡胶体硫化成一体式结构；
S2：将密封件沿着密封入口放入内套的环形槽内；
S3：将一体式的内套、外套和马鞍形橡胶体与芯轴固定连接。
优选的，步骤S3中将一体式的内套、外套和马鞍形橡胶体与芯轴固定连接具体为：将芯轴固定连接在内套的中部空心轴的空心内，芯轴上的凹槽一与内套的开口一相互匹配并与马鞍形橡胶体共同形成两个液腔，同时，密封件的侧部二抵靠在芯轴上。
技术效果：
1、本发明在内套的中部空心轴上设置开口一，通过开口一、芯轴和马鞍形橡胶体共同形成马鞍形橡胶液力复合节点的封闭式液腔，以此提供了适用于马鞍形橡胶体的马鞍形橡胶液力复合节点。
2、在芯轴上设置与开口一相匹配的凹槽一，封闭式液腔由开口一、凹槽一和马鞍形橡胶体共同形成；为了增强液力复合节点的减振隔振降噪性能，需在具体工况下对液力复合节点设置最佳的动静刚度比，而液力复合节点的动静刚度比为特定起振频率下的动静刚度比，故需先设定液力复合节点的起振频率，进而在设定好的特定起振频率下实现理想的动静刚度比，以使液力复合节点达到最佳的隔振减振降噪性能；在实际设计过程中，调整液腔的体积可调整液力复合节点的起振频率，本发明中，液力复合节点所需的起振频率可通过调整开口一和凹槽一的宽度H1来实现，即调整开口一和凹槽一的宽度H1可调整液腔的体积，进而调整液力复合节点的起振频率，以满足具体工况下理想的动静刚度比要求。
3、在实际应用中，马鞍形橡胶体和内套的结构通常是固定的，通过调整橡胶体和内套来调节液腔的体积具有一定的空间局限性，当开口一和凹槽一的宽度确定的情况下，本发明还可通过调整芯轴上凹槽一的深度H2来调整液腔的整体体积，以此调整液力复合节点的起振频率。
4、密封件为包括顶角部、侧部一和侧部二的“V型”结构，当复合节点受压缩时，液腔内液体的冲击压力变大使得侧部一和侧部二向两侧张开，可提高液力复合节点的密封性能。
5、止挡台位于密封入口处的止挡端面从环形槽的内侧向外侧朝向内套的轴向中轴线L倾斜设置，一方面，止挡端面可防止密封件从环形槽内脱出，保证密封效果；另一方面，止挡端面有利于将高压液体引流至放置有密封件的环形槽，进一步加强了动态密封效果，有效解决密封不充分的问题。
附图说明
图1为本发明实施例中马鞍形橡胶液力复合节点的整体结构示意图。
图2为内套的轴测图。
图3为内套的剖视结构示意图。
图4为图3中P处的局部放大图。
图5为图3中A-A方向的剖视图。
图6为图3中B-B方向的剖视图。
附图标记包括：1、内套；2、外套；3、芯轴；4、马鞍形橡胶体；5、开口一；6、凹槽一；7、液腔；8、环形槽；9、密封件；10、止挡台；11、止挡端面；12、密封入口；13、顶角部；14、侧部一；15、侧部二；16、内壁；17、底壁；18、侧连接盘；19、中部空心轴；20、容纳槽。
具体实施方式
以下结合附图1-6对本发明做进一步详细描述。
一种马鞍形橡胶液力复合节点，如图1所示，M所示方向为该液力复合节点的轴向，N所示方向为该液力复合节点的径向；液力复合节点包括外套2、内套1、马鞍形橡胶体4和芯轴3，其中内套1设于芯轴3上,具体为芯轴3和内套1通过过盈的方式装配在一起，再对芯轴3和内套1连接的端部处进行焊接，以进一步保证芯轴3和内套1之间的密封性能；内套1和外套2通过马鞍形橡胶体4硫化在一起；内套1为倒置的“工字型”结构，具体包括与马鞍形橡胶体4相匹配的两个扁平状的侧连接盘18和位于两个侧连接盘18之间的中部空心轴19，马鞍形橡胶体4硫化在扁平状侧连接盘18、中部空心轴19和外套之间；内套1在轴向上对称设有的两个开口一5，如图2所示，开口一5对称设于内套1的轴向中轴线L两侧的中部空心轴19的中部；如图1所示，马鞍形橡胶体4靠近内套1的一侧设有与开口一5相匹配的容纳槽20，开口一5、芯轴3和马鞍形橡胶体4的容纳槽20共同形成液力复合节点的两个相连通的封闭式液腔7，芯轴3和内套1的连接处还设有位于液腔7内侧的密封槽，该密封槽为环形槽8，环形槽8内设有密封件9，密封件9用于液力复合节点的密封，防止液体从内套1和芯轴3焊接的连接面S处泄露。本实施例里提供的橡胶液力复合节点适用于目前轨道车辆中常用的马鞍形橡胶体结构，可对轨道车辆进行缓冲减振。
如图1所示，芯轴3上设有与开口一5相匹配的凹槽一6，进一步的，封闭式液腔7由开口一5、凹槽一6、芯轴3和马鞍形橡胶体4中的容纳槽20共同形成。为了提高液力复合节点的减振隔振降噪性能，需要在具体工况下对液力复合节点的动静刚度比进行调整，通过设置最理想的动静刚度比使液力复合节点达到最佳的减振隔振降噪性能，而液力复合节点的动静刚度比为特定起振频率下的动静刚度比，故需先设定液力复合节点的起振频率，进而在设定好的特定起振频率下实现理想的动静刚度比，以使液力复合节点达到最佳的隔振减振降噪性能；在实际设计过程中，调整液腔7的体积可调整液力复合节点的起振频率；本实施例中，为了满足特定的起振频率要求，液力复合节点所需的起振频率可通过调整开口一5和凹槽一6的宽度H1来实现，调整开口一5和凹槽一6的宽度H1可调整液腔7的体积大小，进而调整液力复合节点的起振频率，以实现最理想的动静刚度比；开口一5和凹槽一6的宽度H1优选为20mm-80mm，所选宽度值根据具体应用场景中所需的特定起振频率来设置；容纳槽20的宽度与开口一5和凹槽一6的宽度H1相匹配。
在实际应用中，马鞍形橡胶体4和内套1的结构通常是固定的，而马鞍形橡胶体4中容纳槽20、内套1的开口一5和芯轴3的凹槽一6匹配对应设置且宽度H1均相同，通过调整橡胶体4中容纳槽20和内套1的开口一5的大小，即通过调整宽度H1来调节液腔7的体积具有一定的空间局限性，当开口一5、容纳槽20和凹槽一5的宽度H1确定的情况下，还可通过调整芯轴3上凹槽一5的深度H2来调整液腔7的整体体积，以此通过满足特定的起振频率要求。
如图1和图3所示，环形槽8为沿径向对称布置在内套1上的两个，环形槽8具体沿周向360°分布在内套1的中部空心轴19上。密封件9为“V型”结构，具体包括顶角部13、侧部一14和侧部二15，当密封件9放置在环形槽8内时，顶角部13抵靠在环形槽8的底壁17上，侧部一14限位在止挡台10的内壁16上，侧部二15抵靠在芯轴3上。如图1所示，环形槽8包括防止密封件9掉出的止挡台10，止挡台10与芯轴3共同形成密封入口12，密封件9从密封入口12处放入环形槽8内；如图1和图4所示，止挡台10位于密封入口12处的止挡端面11从环形槽8的内侧向外侧朝向内套1的轴向中轴线L倾斜设置，倾斜设置的止挡端面11有利于将高压液体引流至放置有密封件9的环形槽8内，当复合节点受压缩时，液腔7内引流至环形槽8内的液体的冲击压力使得“V型”密封件9的侧部一14和侧部二15向两侧张开并抵紧，进一步提高液力复合节点的密封性能，加强动态密封效果，有效解决轴向上内套1和芯轴3的焊接连接面S处密封不充分的问题，同时，倾斜设置的止挡端面11还可防止密封件9从环形槽8内脱出，保证密封性能。
一种马鞍形橡胶液力复合节点的装配方法，对上述马鞍形橡胶液力复合节点进行装配，包括如下步骤：
S1：将内套1和外套2通过马鞍形橡胶体4硫化成一体式结构；具体为马鞍形橡胶体4硫化在内套1的侧连接盘18、中部空心轴19和外套之间，马鞍形橡胶体4的容纳槽20与内套1的开口一5相匹配；
S2：将密封件9沿着密封入口12放入内套1的环形槽8内；其中顶角部13抵靠在环形槽8的底壁17上，侧部一14限位在止挡台10的内壁16上；
S3：将一体式的内套1、外套2和马鞍形橡胶体4与芯轴3固定连接，具体为芯轴3和内套1通过过盈的方式装配在一起，再对芯轴3和内套1连接的端部处进行焊接，芯轴3上的凹槽一6与内套1的开口一5相互匹配并与马鞍形橡胶体4共同形成两个液腔7，同时，密封件9的侧部二15抵靠在芯轴3上。
以上实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本发明的实施方式做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种马鞍形橡胶液力复合节点，其特征在于，包括芯轴（3）、设于芯轴（3）上的内套（1）、设于内套（1）外侧的外套（2）和硫化在内套（1）和外套（2）之间的马鞍形橡胶体（4），所述内套（1）在轴向上对称设有的两个开口一（5），所述开口一（5）、芯轴（3）和马鞍形橡胶体（4）共同形成液力复合节点的两个相连通的封闭式液腔（7）；所述芯轴（3）和内套（1）相连接处设有位于液腔（7）内侧的密封槽，所述密封槽内设有密封件（9）。
2.根据权利要求1所述的马鞍形橡胶液力复合节点，其特征在于，所述芯轴（3）上设有与开口一（5）相匹配的凹槽一（6），所述封闭式液腔（7）由开口一（5）、凹槽一（6）、和马鞍形橡胶体（4）共同形成。
3.根据权利要求2所述的马鞍形橡胶液力复合节点，其特征在于，所述液力复合节点所需的特定起振频率通过调整开口一（5）和凹槽一（6）的宽度H1来实现。
4.根据权利要求3所述的马鞍形橡胶液力复合节点，其特征在于，所述液力复合节点所需的起振频率通过调整凹槽一（6）的深度H2来实现。
5.根据权利要求4所述的马鞍形橡胶液力复合节点，其特征在于，所述密封槽为沿径向对称布置在内套（1）上的两个环形槽（8）；所述环形槽（8）包括防止密封件（9）掉出的止挡台（10），所述止挡台（10）与芯轴（3）共同形成密封入口（12）。
6.根据权利要求5所述的马鞍形橡胶液力复合节点，其特征在于，所述止挡台（10）位于密封入口（12）处的止挡端面（11）从环形槽（8）的内侧向外侧朝向内套（1）的轴向中轴线L倾斜设置。
7.根据权利要求6所述的马鞍形橡胶液力复合节点，其特征在于，所述密封件（9）为“V型”结构，具体包括顶角部（13）、侧部一（14）和侧部二（15），当密封件（9）放置在环形槽（8）内时，顶角部（13）抵靠在环形槽（8）的底壁（17）上，侧部一（14）限位在止挡台（10）的内壁（16）上，侧部二（15）抵靠在芯轴（3）上。
8.根据权利要求7所述的马鞍形橡胶液力复合节点，其特征在于，所述内套（1）为倒置的“工字型”结构，具体包括与马鞍形橡胶体（4）相匹配的两个扁平状的侧连接盘（18）和位于两个侧连接盘（18）之间的中部空心轴（19），所述开口一（5）设于中部空心轴（19）上。
9.一种马鞍型橡胶液力复合节点的装配方法，其特征在于，对权利要求5-8中任一项所述的马鞍形橡胶液力复合节点进行装配，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将内套（1）和外套（2）通过马鞍形橡胶体（4）硫化成一体式结构；
S2：将密封件（9）沿着密封入口（12）放入内套（1）的环形槽（8）内；
S3：将一体式的内套（1）、外套（2）和马鞍形橡胶体（4）与芯轴（3）固定连接。
10.根据权利要求9所述的马鞍形橡胶液力复合节点的装配方法，其特征在于，所述步骤S3中将一体式的内套（1）、外套（2）和马鞍形橡胶体（4）与芯轴（3）固定连接具体为：将芯轴（3）固定连接在内套（1）的中部空心轴（19）的空心内，芯轴（3）上的凹槽一（6）与内套（1）的开口一（5）相互匹配并与马鞍形橡胶体（4）共同形成两个液腔（7），同时，密封件（9）的侧部二（15）抵靠在芯轴（3）上。
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