一种可调节偏转刚度的橡胶垫及刚度调节方法与流程

本发明涉及轨道交通领域，具体涉及一种轨道车辆的橡胶垫。

背景技术

橡胶垫安装在牵引杆上，用于传递车辆的牵引力和制动力，限制车体的纵向位移。同时要满足车辆启停时的舒适性要求牵引橡胶垫在小变形下轴向刚度较小，大变形下轴向刚度较大的变刚度。而当车辆转弯时，橡胶垫会阻碍车体的偏转，因此，还要求橡胶垫具有较小的偏转刚度，以满足车辆良好的弯道通过性能。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：如何让安装在牵引杆上的橡胶垫在转弯时能具有较小的偏转刚度，以满足车辆良好的弯道通过性能。

针以上述问题，本发明提出的技术方案是：一种可调节偏转刚度的橡胶垫，橡胶垫包括底板、橡胶体、顶板和隔板，隔板设在顶板和底板之间，橡胶体将顶板、隔板和底板硫化在一起；橡胶垫中间开有贯通橡胶垫的空腔，橡胶垫通过空腔处的橡胶体过盈配合安装在牵引杆上，其中，顶板内侧处的橡胶体和隔板内侧处的橡胶体夹紧在牵引杆上，而底板内侧处的橡胶体与牵引杆之间留有间隙。

进一步地，橡胶体的内侧的环状体从上向下依次设有：上端内侧直线段、上端内侧弧形段、第一内侧弧形段、内侧包裹段、第二内侧弧形段、下端内侧过渡段和下端内侧直线段；包裹隔板的橡胶体的外侧设有外侧包裹段。

进一步地，伸出顶板的橡胶体与顶板的内侧和顶部硫化在一起，上端内侧直线段的顶部伸出顶板的顶部，且上端内侧直线段夹紧牵引杆；上端内侧弧形段设在顶板的内侧，上端内侧弧形段向内凹陷，且上端内侧弧形段与上端内侧直线段无缝、平滑连接，上端内侧弧形段与牵引杆之间留有间隙。

进一步地，顶板与隔板之间的橡胶体的内侧和外侧都为凹陷的弧形段，顶板与隔板之间的橡胶体的内侧凹陷的弧形段为第一内侧弧形段；底板与隔板之间的橡胶体的内侧和外侧也都为凹陷的弧形段，底板与隔板之间的橡胶体的内侧凹陷的弧形段为第二内侧弧形段，第一内侧弧形段和第二内侧弧形段都与牵引杆之间留有间隙。

进一步地，橡胶体将隔板完全包裹，隔板内侧处的橡胶体为内侧包裹段，所述内侧包裹段夹紧牵引杆。

进一步地，橡胶垫为回转体，且下端内侧直线段的直径大于内侧包裹段的直径，内侧包裹段的直径大于上端内侧直线段的直径；橡胶体的上端内侧直线段和内侧包裹段与牵引杆过盈配合，橡胶体的下端内侧直线段、上端内侧弧形段、第一内侧弧形段和第二内侧弧形段则与牵引杆之间留有间隙。

一种橡胶垫的偏转刚度调节方法，通过在顶板和底板之间设隔板，并用橡胶体将顶板、隔板和底板硫化在一起，橡胶垫中间开有贯通橡胶垫的空腔，橡胶垫通过空腔处的橡胶体过盈配合安装在牵引杆上，通过调节空腔处的橡胶体的厚度和直径，来调节橡胶垫的偏转刚度。

进一步地，将橡胶体的内侧从上向下依次设：上端内侧直线段、上端内侧弧形段、第一内侧弧形段、内侧包裹段、第二内侧弧形段、下端内侧过渡段和下端内侧直线段；将橡胶体的上端内侧直线段和内侧包裹段与牵引杆过盈配合，但橡胶体的下端内侧直线段、上端内侧弧形段、第一内侧弧形段和第二内侧弧形段则与牵引杆之间留有间隙，来减小橡胶垫的偏转刚度。

进一步地，使下端内侧直线段的直径大于内侧包裹段的直径，内侧包裹段的直径大于上端内侧直线段的直径；使橡胶体内侧过盈配合安装在牵引杆上时，橡胶体内侧的上端内侧直线段夹紧牵引杆的力度大于橡胶体内侧的内侧包裹段夹紧牵引杆的力度，从而使得橡胶垫与牵引杆发生相对偏转时，能减小橡胶体的内侧包裹段和下端内侧直线段对牵引杆的相对阻碍，从而减小橡胶垫的偏转刚度。

进一步地，通过调节上端内侧直线段和内侧包裹段的厚度和直径，能调节橡胶垫与牵引杆发生相对偏转时，橡胶体内侧对牵引杆的偏转作用力的大小和橡胶体的形变大小，从而调节橡胶垫的偏转刚度。

本发明的优点是：

1.通过在在顶板和底板之间设金属的隔板，并用橡胶体将顶板、隔板和底板硫化在一起，能满足车辆启停时的舒适性要求牵引橡胶垫在小变形下纵向刚度较小，大变形下轴向刚度较大的变刚度。

2.橡胶体将顶板、隔板和底板的内侧硫化成一个整体的环状体，能通过调节环状体不同部位的直径和橡胶的厚度，来调节橡胶垫的偏转刚度，能满足车辆良好的弯道通过性能。

3.中间隔板采用分段非等厚渐变结构设计，在满足尺寸的前提下提高了承载能力，同时保证上下层橡胶应力应变基本保持相同，降低橡胶体的疲劳，延长橡胶垫的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的结构剖视示意图一；

图2为本发明的结构剖视示意图二；

图3为图2中i部位的局部放大图；

图4为图2中ii部位的局部放大图；

图5为图2中iii部位的局部放大图；

图中：1底板、11底板内转角、2橡胶体、21第一内侧弧形段、22第二内侧弧形段、23下端内侧直线段、24下端内侧过渡段、25外侧包裹段、26内侧包裹段、27上端内侧直线段、28上端内侧弧形段、3顶板、4隔板、41隔板水平段、5空腔。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做一步的描述：

实施例一

机车上的橡胶垫安装在牵引杆上，是将两个橡胶垫成对安装在牵引杆上，安装时需要将每个橡胶垫进行轴向预压缩，预压缩量与橡胶垫的自由高h1有关。因为安装的空间尺寸h2是固定值，h1与h2的差值即为轴向预压缩量。且牵引杆上的橡胶垫的预压缩量很大，是一般产品的预压缩量的2倍多。

橡胶垫采用大轴向预压缩量，橡胶变形增加，刚度会呈现一定的非线性，可提高轴向刚度，同时避免在较大轴向载荷作用下，产品与安装面发生分离导致失效。中间非等厚隔板的也是有利于提高轴向刚度，同时降低橡胶硬度，实现偏转刚度降低.如果没有中间隔板，需要较高的橡胶硬度来达到相同的轴向刚度，但偏转刚度与也与橡胶的硬度强相关，橡胶的硬度大偏转刚度将较大，不能满足机工车运行时的大轴向刚度，小偏转刚度的需要。

在对橡胶垫安装预压时，橡胶体2膨胀，因此将橡胶体2内部的型面进行内凹设计，而内凹设计的量与轴向预压导致的橡胶膨胀量有关，需要通过限定橡胶体2的形状，来保证内部橡胶膨胀后不与金属牵引杆接触，从而降低偏转刚度。低偏转刚度有利于通过曲线，同时可降低作用于对于部件自身的应力，提高寿命。

如图1和图2所示，橡胶垫为回转体，橡胶垫包括底板1、橡胶体2、顶板3和隔板4，橡胶垫中间开有贯通橡胶垫的空腔5。在顶板3和底板1之间设有隔板4，橡胶体2将顶板3、隔板4和底板1硫化在一起。橡胶体2在顶板3、隔板4和底板1的内侧硫化成一个整体的、无间段的环状体。

橡胶体2的环状体的上端与顶板3的内侧和顶部硫化在一起，环状体的上端包括上端内侧直线段27和上端内侧弧形段28，上端内侧直线段27的顶部伸出顶板3的顶部，上端内侧弧形段28设在顶板3的内侧，上端内侧弧形段28向内凹陷，且上端内侧弧形段28与上端内侧直线段27无缝、平滑连接。

顶板3与隔板4之间的橡胶体2的内侧和外侧都为凹陷的弧形段，底板1与隔板4之间的橡胶体2的内侧和外侧也都为凹陷的弧形段。其中顶板3与隔板4之间的橡胶体2的内侧的弧形段为第一内侧弧形段21，底板1与隔板4之间的橡胶体2的内侧弧形段为第二内侧弧形段22。

如图2至图5所示，橡胶体2将整个隔板4完全包裹，包裹隔板4内侧处的橡胶体2为内侧包裹段26，包裹隔板4外侧处的橡胶体2为外侧包裹段25。内侧包裹段26的上端与第一内侧弧形段21进行平滑的连接，内侧包裹段26的下端与第二内侧弧形段22进行平滑的连接。

下端内侧直线段23硫化在底板1的内侧，底板1的内侧为弧形的底板内转角11。下端内侧直线段23与第二内侧弧形段22之间通过下端内侧过渡段24进行连接过渡，内侧过渡段24贴合在底板内转角11上。第二内侧弧形段22为凹陷的圆弧段，下端内侧过渡段24为凸出的圆弧段。设置下端内侧直线段23是为了：防止橡胶体2受力产生形变时，橡胶体2与底板1交界处分离开来，影响橡胶垫的使用效果和使用寿命。

综上所述：橡胶体2的内侧的环状体从上向下依次设有：上端内侧直线段27、上端内侧弧形段28、第一内侧弧形段21、内侧包裹段26、第二内侧弧形段22、下端内侧过渡段24和下端内侧直线段23。本实施例中，为了防止橡胶体2受力产生形变时，应力集中产生褶皱，在环状体的上述各段中相邻的橡胶段都有过渡段进行连接过渡，且过渡段都是凸出的圆弧段。

如图1至图5所示，橡胶垫为回转体，橡胶垫通过空腔5套在牵引杆上，橡胶垫是横向安装在水平的牵引杆上的。也就是说，橡胶垫的实际安装方向是图1中的形状顺时针转90度。车辆启动或停止时，橡胶垫会受到牵引杆的轴向方向的力的作用，这种轴向方向的作用力是较大的。

如果橡胶垫仅在顶板3和底板1之间硫化橡胶，则橡胶高度大时：虽车辆启停时旅客的舒适度好，但橡胶垫难以提供大的刚度，橡胶垫中的橡胶部分受力变形太大，橡胶部分易损坏；而橡胶高度小时，橡胶垫虽然能提供大的刚度，橡胶部分受力变形也不会太大，但车辆启停、甚至变速行驶时旅客会感受到明显的震动感，像车辆在突然加速或急停一样，乘车的体验很差。这里的橡胶高度是指图1中橡胶在垂向方向的长度。

为解决这种车辆既需要在启停时有好的舒适度，又要提供较大的刚度的问题，本实施例是在顶板3和底板1之间设隔板4，这样橡胶垫就有两段缓冲，能实现小变形下轴向刚度较小，大变形下轴向刚度较大的变刚度。而为了进一步的改善上述的变刚度，更好的与顶板3和底板1协同，隔板4的形状，摆放的角度，本实施例中也做了优化。具体结构是：隔板4的内侧向下，外侧向上斜嵌在橡胶体2中，且隔板4的内侧的横截面大于隔板4的外侧的横截面；隔板4的内侧的棱角都进行了倒圆角，隔板4的外侧设有折弯的隔板水平段41。隔板4采用分段非等厚渐变结构设计，能在满足尺寸的前提下提高承载能力，同时保证上下层橡胶应力应变基本保持相同。

为了解决车辆转弯时，橡胶垫会阻碍车体的偏转。本实施例通过将环状体上各个部分的直径设置得不同。让车辆转弯时，橡胶垫的偏转刚度较小。本实施例中具体结构是：下端内侧直线段23的直径大于内侧包裹段26的直径，内侧包裹段26的直径大于上端内侧直线段27的直径。从而使橡胶体2的上端内侧直线段27和内侧包裹段26与牵引杆过盈配合，但橡胶体2的下端内侧直线段23、上端内侧弧形段28、第一内侧弧形段21和第二内侧弧形段22则与牵引杆之间留有间隙，来减小橡胶垫的偏转刚度。还能通过调节隔板4的长度，橡胶体2的内侧包裹段26的厚度，来优化偏转刚度。内侧包裹段26的厚度是指在图1中内侧包裹段26的横向方向的长度。内部中间采用内凹型面设计，保证在大轴向预压缩安装时内层橡胶不与中牵引杆接触挤压，降低偏转刚度，提高疲劳寿命。

很显然，在不脱离本发明所述原理的前提下，作出的若干改进或修饰都应视为本发明的保护范围。