整体式液体橡胶复合节点的轴向变刚度和偏转变刚度调节的制作方法

1.本发明涉及轨道交通领域，具体涉及一种液体橡胶复合节点的轴向变刚度和偏转变刚度调节结构及方法。


背景技术：

2.液体橡胶复合节点工作原理：主要通过在橡胶部件内部设计两中空型腔结构，通过流道设计将两空腔连通，预先在一型腔内灌注密封不可压缩的（粘性）液体。在载荷作用下两空腔内的容积发生变化，液体在两腔之间流动产生阻尼，消耗振动能量，达到衰减振动的目的。低频振动时，液体经通道上下流动，小刚度起到大阻尼效果，高频率区段液体来不及流动，实现大刚度特性。
3.为了确保车辆在直线行驶过程中不会出现左右摇摆蛇形，提高车辆的稳定性能和安全性能，需要车辆具有大的轴向刚度。虽然车辆设置有抗侧滚扭杆，但液体橡胶复合节点的偏转刚度也能进一步起到防止车辆侧滚的作用，提高车辆的安全性能。虽然为了确保车辆的行车安全需要车辆具备大的轴向刚度和大的偏转刚度，但车辆在平稳行驶时，小的轴向刚度和小的偏转刚度，却能更好的进行减振和减小噪声。由于车辆在不同的工况下对轴向刚度和的偏转刚度的需求是不同的，因此，车辆需要有轴向和的偏转方向的变刚度。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是：让车辆在不同工况下，车辆的轴向刚度和的偏转刚度都能满足需求，从而确保车辆运行的稳定性和安全可靠性。
5.针以上述问题，本发明提出的技术方案是：整体式液体橡胶复合节点的轴向变刚度调节方法，液体橡胶复合节点包括芯轴、橡胶体、硫化体外套、止挡块和整体外套；将橡胶体硫化在硫化体外套与芯轴之间形成一个整体，在止挡块和硫化体外套的外侧套有整体外套；在芯轴上开向芯轴内侧凹陷的凹坑，在凹坑的两侧都设置凸台，且在所述凸台的内侧硫化有轴向橡胶层，在所述凹坑处设置止挡块，将芯轴的凸台的最大外径设置为大于止挡块的最小内径，让止挡块与芯轴发生轴向方向的相对移动时，芯轴的凸台能阻挡止挡块的轴向移动；通过调节止挡块与轴向橡胶层的间距，以及调节轴向橡胶层的厚度，来实现液体橡胶复合节点的两次轴向变刚度调节。
6.优选的，将斜橡胶层的宽度方向相对于芯轴的轴线方向倾斜设置，使得液体橡胶复合节点受到轴向压力时，斜橡胶层产生剪切与挤压的复合形变，来提供液体橡胶复合节点的轴向刚度；将轴向橡胶层硫化在芯轴的凸台的内侧，并将轴向橡胶层厚度方向设置为与芯轴的轴线方向平行，使得液体橡胶复合节点受到轴向压力时，轴向橡胶层是产生挤压形变来提供轴向刚度。
7.优选的，当液体橡胶复合节点承受逐渐增大的轴向压力时，先由斜橡胶层产生剪切与挤压的复合形变，来提供液体橡胶复合节点的轴向刚度；当止挡块与轴向橡胶层相顶后，液体橡胶复合节点的轴向刚度由斜橡胶层和轴向橡胶层一起提供。
8.优选的，设置斜橡胶层在轴向方向的厚度大于轴向橡胶层在轴向方向的厚度，当液体橡胶复合节点承受逐渐增大的轴向压力，且止挡块与轴向橡胶层相顶后，使得轴向橡胶层提供的轴向刚度大于斜橡胶层提供的轴向刚度，从而使得液体橡胶复合节点开始产生第一次轴向变刚度。
9.优选的，调节止挡块与轴向橡胶层的间距，从而调节液体橡胶复合节点产生第一次轴向变刚度的拐点。
10.优选的，芯轴的凸台和止挡块都由金属制成，当止挡块与轴向橡胶层相顶后，轴向橡胶层承受不断增大的轴向压力时，止挡块会和芯轴的凸台一起起到硬止挡的作用，使液体橡胶复合节点产生第二次轴向变刚度。
11.优选的，通过调节轴向橡胶层在轴向方向的厚度，来调节液体橡胶复合节点产生第二次轴向变刚度的拐点。
12.整体式液体橡胶复合节点的偏转变刚度调节方法，液体橡胶复合节点包括芯轴、橡胶体、硫化体外套、止挡块和整体外套；将橡胶体硫化在硫化体外套与芯轴之间形成一个整体，在止挡块和硫化体外套的外侧套有整体外套；在芯轴上开向芯轴内侧凹陷的凹坑，在凹坑的两侧都设置凸台，且在所述凸台的内侧硫化有轴向橡胶层，在所述凹坑处设置止挡块，将芯轴的凸台的最大外径设置为大于止挡块的最小内径，让止挡块与芯轴发生相对转动时，芯轴的凸台能阻挡止挡块的转动；通过调节止挡块与轴向橡胶层的间距，以及调节轴向橡胶层的厚度，来实现液体橡胶复合节点的两次偏转变刚度调节。
13.优选的，设置斜橡胶层在轴向方向的厚度大于轴向橡胶层在轴向方向的厚度，当止挡块与芯轴发生相对转动且止挡块与轴向橡胶层相顶后，轴向橡胶层提供的偏转刚度大于斜橡胶层提供的偏转刚度，从而使得液体橡胶复合节点开始产生第一次偏转变刚度。
14.优选的，芯轴的凸台和止挡块都由金属制成，当止挡块与轴向橡胶层相顶后，轴向橡胶层承受不断增大的偏转压力时，止挡块会和芯轴的凸台一起起到硬止挡的作用，使液体橡胶复合节点产生第二次偏转变刚度。
15.本发明的有益技术效果是：车辆在平稳行驶时，对车辆的轴向刚度和偏转刚度要求小，此时车辆的轴向刚度和的偏转刚度主要由斜橡胶层提供，能提高车辆减振降噪性能，从而提高乘客乘车的舒适感。车辆在大载荷或高速运行等工况下，对车辆的轴向刚度和偏转刚度要求较大，此时车辆的轴向刚度和偏转刚度主要由轴向橡胶层和斜橡胶层一起提供，从而确保车辆运行的稳定性能。车辆在极限载荷和高速运行的工况下，对车辆的轴向刚度和偏转刚度要求很大，此时车辆的轴向刚度和偏转刚度主要由止挡块压紧轴向橡胶层并与芯轴的凸台相顶，来起到硬止挡的作用，从而确保车辆的行车安全。因此，液体橡胶复合节点能在不同的工况下进行变刚度，使得液体橡胶复合节点能满足车辆能在不同工况下的不同刚度需求。
附图说明
16.图1为实施例一的整体结构剖视示意图；图2为图1中去除止挡块和整体外套后的示意图；图3为图1中a-a剖视图；图中：芯轴1、凹坑11、凸台12、橡胶体2、斜橡胶层21、轴向橡胶层22、硫化体外套3、
止挡块4、整体外套5、液体空腔6。
具体实施方式
17.下面结合实施例和附图对本发明做进一步的描述：实施例一如图1、图2和图3所示，整体式液体橡胶复合节点是将橡胶体2硫化在硫化体外套3与芯轴1之间，使芯轴1、橡胶体2和硫化体外套3形成一个整体。且芯轴1、橡胶体2和硫化体外套3一起围成有一个外侧开口的液压腔，液压腔中设置有止挡块4，止挡块4的纵向截面为t字形。止挡块4的上端盖合在硫化体外套3上，将液压腔密封为一个封闭的空腔，能向封闭的液压腔中注入液体，从而形成液体与橡胶复合的节点。整体外套5为空心的圆管状，止挡块4和硫化体外套3以预压缩的方式安装在整体外套5中，让整体外套5约束、并压紧止挡块4和硫化体外套3。轴上开有环形的凹坑11，所述的凹坑11是液压腔的下端，橡胶体2的一部分硫化在所述的凹坑11内，止挡块4内侧嵌在芯轴1的凹坑11中。
18.本实施例中，硫化在芯轴1与硫化体外套3之间的橡胶体2为斜橡胶层21，硫化在芯轴1的凸台12的内侧的橡胶体2为轴向橡胶层22，止挡块4嵌在液压腔中，止挡块4内侧嵌在凹坑11中，且止挡块4与轴向橡胶层22之间留有间距。斜橡胶层21的宽度方向相对于芯轴1的轴线方向倾斜设置，轴向橡胶层22厚度方向设置为与芯轴1的轴线方向平行。所述芯轴1的轴线方向、斜橡胶层21的宽度方向和轴向橡胶层22厚度方向都是指图1中的左右方向。
19.当液体橡胶复合节点受到车辆轴向方向和偏转方向的压力较小时，止挡块4与轴向橡胶层22之间存在间距，车辆的轴向刚度和偏转刚度主要由斜橡胶层21提供。由于斜橡胶层21是相对于芯轴1的轴线方向倾斜设置，因此，斜橡胶层21受到轴向方向和偏转方向的压力时，斜橡胶层21是产生剪切与挤压的复合形变。由于橡胶在产生剪切形变时，其刚度小于橡胶产生挤压形度的刚度，且斜橡胶层21在轴向方向和偏转方向的厚度较大，因此，此时斜橡胶层21提供的轴向刚度和偏转刚度较小。能提高车辆减振降噪性能，从而提高乘客乘车的舒适感。
20.当液体橡胶复合节点受到车辆轴向方向的压力较大时，止挡块4与轴向橡胶层22相接触，车辆的轴向刚度主要由轴向橡胶层22和斜橡胶层21一起提供。由于轴向橡胶层22的厚度小于斜橡胶层21的厚度，且轴向橡胶层22的宽度方向是相对于芯轴1的轴线方向倾斜设置，因此，轴向橡胶层22是产生挤压形变来提供轴向刚度。而橡胶在产生挤压形变时，其刚度大于橡胶产生剪切形度的刚度，所以轴向橡胶层22能提供较大的刚度，轴向橡胶层22提供的轴向刚度大于斜橡胶层21提供的轴向刚度，此时车辆会在轴向方向上产生第一次变刚度，确保车辆运行的稳定性能。
21.同理，液体橡胶复合节点受到车辆偏转向方向的压力较大时，轴向橡胶层22提供的偏转刚度大于斜橡胶层21提供的偏转刚度，此时止挡块4与轴向橡胶层22相接触，车辆会在偏转方向上产生第一次变刚度，确保车辆运行的稳定性能。
22.由于不同的车型，车辆的载荷是不同的，其在不同工况下刚度需求也是不同的。因此，不同的车型对车辆在多大的刚度下进行第一次轴向变刚度，其刚度值是不同的。也就是说，不同车型在轴向方向上产生第一次轴向变刚度的拐点是不同的。本实施例中，能通过调节止挡块4与轴向橡胶层22的间距，从而调节液体橡胶复合节点产生第一次轴向变刚度的
拐点。
23.同理，不同车型在偏转方向上产生第一次偏转变刚度的拐点也是不同的。本实施例中，能通过调节止挡块4与轴向橡胶层22的间距，从而调节液体橡胶复合节点产生第一次偏转变刚度的拐点。
24.一般的，止挡块4与轴向橡胶层22的间距越大，斜橡胶层21就需要产生的轴向方向的剪切与挤压的复合形变程度就越大，液体橡胶复合节点就需要在刚度值较大时才能在产生第一次轴向变刚度。即：液体橡胶复合节点刚度值较大时，才产生第一次轴向变刚度的拐点。反之，止挡块4与轴向橡胶层22的间距越小，液体橡胶复合节点则能在刚度值较小时就产生第一次轴向变刚度。
25.同理，止挡块4与轴向橡胶层22的间距越大，液体橡胶复合节点刚度值较大时，才产生第一次偏转变刚度的拐点。反之，止挡块4与轴向橡胶层22的间距越小，液体橡胶复合节点则能在刚度值较小时就产生第一次偏转变刚度。
26.当液体橡胶复合节点受到车辆轴向方向的压力非常大时，止挡块4将轴向橡胶层22压紧。此时轴向橡胶层22能产生轴向挤压形变的空间非常小，止挡块4压紧轴向橡胶层22并与芯轴1的凸台12相顶，止挡块4与芯轴1的凸台12一起起到止挡的作用。从而让车辆的轴向刚度大辐度提高，此时车辆会在轴向方向上产生第二次变刚度，防止车辆蛇形行驶从而确保车辆的行车安全。
27.同样的，不同车型在轴向方向上产生第二次变刚度的拐点是不同的。本实施例中，能通过调节轴向橡胶层22在轴向方向的厚度，来调节液体橡胶复合节点产生第二次轴向变刚度的拐点。一般的，轴向橡胶层22在轴向方向的厚度越大，轴向橡胶层22就需要产生较大的挤压形变后才会产生第二次轴向变刚度。即：液体橡胶复合节点刚度值较大时，才产生第二次轴向变刚度的拐点。反之，轴向橡胶层22在轴向方向的厚度越小，液体橡胶复合节点则能在刚度值较小时就产生第二次轴向变刚度。
28.同理，当液体橡胶复合节点受到车辆轴向方向的压力非常大时，止挡块4压紧轴向橡胶层22并与芯轴1的凸台12相顶，止挡块4与芯轴1的凸台12一起起到止挡的作用。从而让车辆的偏转刚度大辐度提高，此时车辆会在偏转方向上产生第二次变刚度，防止车辆侧滚从而确保车辆的行车安全。通过调节轴向橡胶层22在轴向方向的厚度，能调节液体橡胶复合节点产生第二次偏转变刚度的拐点。
29.综上所述，车辆正常运行工况下，斜橡胶层21产生剪切与挤压的复合形变，来提供液体橡胶复合节点的轴向刚度和偏转刚度,此时车辆轴向刚度和偏转刚度较小。车辆在大载荷或高速运行等工况下，液体橡胶复合节点的轴向刚度和偏转刚度由斜橡胶层21和轴向橡胶层22一起提供，此时会在轴向方向和偏转方向上产生第一次变刚度，车辆轴向刚度和偏转刚度较大。车辆在极限载荷和高速运行的工况下，当止挡块4压紧轴向橡胶层22时，止挡块4会和芯轴1一起起到硬止挡的作用，使液体橡胶复合节点产生第二次轴向变刚度和第二次偏转变刚度，车辆轴向刚度和偏转刚度大幅度增大。且本实施例能通过改变止挡块4与轴向橡胶层22的间距，来调节液体橡胶复合节点产生第一次轴向变刚度和第一次偏转变刚度的拐点。通过调节轴向橡胶层22在轴向方向的厚度，来调节液体橡胶复合节点产生第二次轴向变刚度和第二次偏转变刚度的拐点。让液体橡胶复合节点的轴向变刚度和偏转变刚度的拐点可调，能让液体橡胶复合节点能适用于不同车型，满足不同车型在各种工况下的
变刚度需求。
30.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。