一種能防止橡膠體下端面褶皺和開(kāi)裂的錐形彈簧的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及機(jī)車(chē)上的錐形彈簧的改進(jìn)，具體涉及調(diào)節(jié)錐形彈簧的剛度變化的 錐形彈簧下端面結(jié)構(gòu)，該種錐形彈簧下端面結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)錐形彈簧多次變剛度，并防止錐 形彈簧橡膠因使用壓縮時(shí)產(chǎn)生褶皺而開(kāi)裂。屬于彈性減震技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 錐形彈簧又稱(chēng)為軸箱彈簧，主要指在機(jī)車(chē)上金屬與橡膠結(jié)合的具有減振作用的彈 簧。錐形彈簧是安裝在軌道機(jī)車(chē)軸箱和構(gòu)架之間起支撐、減震降噪的作用，是常用的一種橡 膠金屬?gòu)?fù)合的減振降噪元件，安裝在機(jī)車(chē)一系懸掛和二系懸掛的車(chē)體上，主要作用為承受 車(chē)體和構(gòu)架的載荷。采用錐形金屬件與橡膠通過(guò)膠黏劑在一定的溫度和壓力下硫化成一個(gè) 整體，其作用是利用硫化橡膠起減振、降噪作用，金屬件起支承和安裝接口。
[0003] 隨著機(jī)車(chē)技術(shù)的發(fā)展，特別是高鐵動(dòng)車(chē)組、城軌、地鐵和低地板車(chē)技術(shù)的發(fā)展，錐 形彈簧為了更好地滿(mǎn)足保證機(jī)車(chē)的動(dòng)力學(xué)要求和安全性，要求錐形彈簧垂向剛度有變剛 度，且不能出現(xiàn)垂向剛度出現(xiàn)反S曲線(xiàn)現(xiàn)象。垂向剛度出現(xiàn)反S曲線(xiàn)是由于現(xiàn)有錐形彈簧 結(jié)構(gòu)的橡膠體沒(méi)有強(qiáng)烈的相互擠壓，也沒(méi)有外凸的凸臺(tái)與橡膠接觸擠壓，空載時(shí)錐形彈簧 垂向變剛度太小，而機(jī)車(chē)加載時(shí)，尤其是在最大垂向載荷下，需要錐形彈簧的橡膠部分能提 供足夠大的垂直剛度時(shí)，現(xiàn)有的錐形彈簧又無(wú)法提供大變剛度，因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)理想的變剛 度，剛度曲線(xiàn)呈現(xiàn)反"S"現(xiàn)象；具有反"S"曲線(xiàn)的錐形彈簧，在空載下剛度比較大，有造 成車(chē)輛脫軌的風(fēng)險(xiǎn)。另外，機(jī)車(chē)在加速、減速或轉(zhuǎn)彎時(shí)會(huì)需要錐形彈簧有合適的橫向變剛度 和縱向變剛度，使機(jī)車(chē)更符合動(dòng)力學(xué)要求，有良好的橫向和縱向減振、降噪能力。因此適當(dāng) 增加機(jī)車(chē)橫向變剛度和縱向變剛度的個(gè)數(shù)，實(shí)現(xiàn)多次剛度變化，能讓機(jī)車(chē)行駛更為平穩(wěn)、順 暢。又由于錐形彈簧是金屬與橡膠硫化而成的整體，不能拆開(kāi)也不方便進(jìn)行局部修復(fù)，因而 錐形彈簧是終身免維修的產(chǎn)品。隨著機(jī)車(chē)技術(shù)的發(fā)展，其疲勞載荷也越來(lái)越苛刻，對(duì)疲勞性 能的要求越來(lái)越嚴(yán)，目前的錐形彈簧的結(jié)構(gòu)在使用時(shí)，由于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)橡膠的型面都是采用 單一結(jié)構(gòu)的形面，產(chǎn)品在垂向載荷下，上下部的橡膠型面容易出現(xiàn)"褶皺"變形，形成應(yīng)力集 中，且產(chǎn)品的垂向載荷完全由橡膠承擔(dān)，應(yīng)力和應(yīng)變都較大，最終由于橡膠疲勞導(dǎo)致橡膠 開(kāi)裂。這就需要一種既可調(diào)節(jié)變剛度，同時(shí)又能防止使用時(shí)出現(xiàn)褶皺的錐形彈簧來(lái)滿(mǎn)足上 述要求。
[0004] 通過(guò)國(guó)內(nèi)檢索發(fā)現(xiàn)以下專(zhuān)利與本實(shí)用新型有相似之處：
[0005] 申請(qǐng)?zhí)枮?01010285627. 8,名稱(chēng)為"城市軌道列車(chē)轉(zhuǎn)向架的軸箱彈簧"的發(fā)明，此 發(fā)明是一種城市軌道列車(chē)轉(zhuǎn)向架的軸箱彈簧。芯軸外圈上從內(nèi)向外依次設(shè)置有隔套I、隔 套II和外套。芯軸、隔套I、隔套II和外套均由全屬材料制成，相鄰兩金屬材料之間分別設(shè) 置有橡膠層III、橡膠層II和橡膠層I。所述的芯軸、隔套I、隔套II、外套外露金屬表面均 涂有底漆面漆。此發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是提供了一種列車(chē)車(chē)輪運(yùn)行時(shí)在垂向、橫向、縱向靜態(tài)剛性很 小，能提高車(chē)輛運(yùn)行時(shí)的柔性和品質(zhì)的城市軌道列車(chē)轉(zhuǎn)向架的軸箱彈簧。
[0006] 由于申請(qǐng)?zhí)枮?01010285627. 8的發(fā)明沒(méi)有在最大垂向載荷下大幅度增加軸箱彈 簧的橡膠部分的垂向剛度的結(jié)構(gòu)，因此在大的垂向載荷下主要靠金屬部件來(lái)增大剛度，這 樣會(huì)影響到軸箱彈簧的減振效果。
[0007] 申請(qǐng)?zhí)枮?01420467799. 0,名稱(chēng)為"一種鐵道重載貨車(chē)轉(zhuǎn)向架用軸箱"的實(shí)用新 型，此實(shí)用新型公開(kāi)了一種鐵道重載貨車(chē)轉(zhuǎn)向架用軸箱彈簧。此實(shí)用新型的目的是提供一 種鐵道重載貨車(chē)轉(zhuǎn)向架用軸箱彈簧，以克服現(xiàn)有軸箱彈簧徑向剛度過(guò)大、重量重等缺點(diǎn)。本 實(shí)用新型包括外套、內(nèi)套、內(nèi)芯、第一橡膠層和第二橡膠層，其特征在于：所述第一橡膠層、 第二橡膠層與外套、內(nèi)套及內(nèi)芯硫化成一整體，外套通過(guò)內(nèi)置于第一橡膠層、第二橡膠層表 面的銅導(dǎo)線(xiàn)與內(nèi)芯連接，第一橡膠層、第二橡膠層的側(cè)面延長(zhǎng)線(xiàn)與軸箱彈簧頂部平面之間 的夾角為100-160°。此實(shí)用新型主要用作鐵道重載貨車(chē)轉(zhuǎn)向架上的軸箱彈簧。但是該實(shí) 用新型專(zhuān)利沒(méi)有讓軸箱彈簧實(shí)現(xiàn)多個(gè)變剛度的結(jié)構(gòu)，難以滿(mǎn)足機(jī)車(chē)在不同狀態(tài)所需的多次 剛度變化。
[0008] 因此，到目前為止尚未有能有效防止錐形彈簧在變剛度時(shí)防止橡膠體褶皺開(kāi)裂， 并能滿(mǎn)足機(jī)車(chē)在不同狀態(tài)所需的多次剛度變化的方法及裝置，因此很有必要對(duì)此進(jìn)一步加 以改進(jìn)。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009] 本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是：
[0010] 1.改變整體垂向變剛度出現(xiàn)反S曲線(xiàn)現(xiàn)象；
[0011] 2.實(shí)現(xiàn)機(jī)車(chē)從空載到最大垂向載荷的過(guò)程中，錐形彈簧的橡膠體下端面的形狀都 能是平滑沒(méi)有褶皺的，以防止錐形彈簧的橡膠部分開(kāi)裂；
[0012] 3.實(shí)現(xiàn)機(jī)車(chē)在加速、減速或轉(zhuǎn)彎時(shí)，錐形彈簧能進(jìn)行多次剛度變化，讓機(jī)車(chē)運(yùn)行 更平穩(wěn)、順暢。
[0013] 針以上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提出的技術(shù)方案是：一種能防止橡膠體下端面褶皺和 開(kāi)裂的錐形彈簧，包括內(nèi)錐體、橡膠體和外錐體，橡膠體環(huán)繞在內(nèi)錐體的外圍，外錐體環(huán)繞 在橡膠體的外圍，橡膠體與內(nèi)錐體和外錐體一起形成一個(gè)錐形布置的橡膠金屬?gòu)椈?；橡膠 體下端面分別與錐形彈簧的內(nèi)錐體和外錐體連接，且橡膠體從與橡膠體內(nèi)錐體處到與外錐 體連接是逐步上升趨勢(shì)走向；其特點(diǎn)在于，橡膠體下端面為多段上坡組合形面結(jié)構(gòu)，由多段 不同形狀、斜率和長(zhǎng)度的環(huán)形端面組合形成整體橡膠體下端面。
[0014] 進(jìn)一步地，所述橡膠體下端面的多段上坡組合形面結(jié)構(gòu)中，每段的形狀是直線(xiàn)或 弧線(xiàn)形狀，并將每?jī)啥沃g通過(guò)圓弧段過(guò)渡連接起來(lái)，以保證橡膠體的上端下移過(guò)程中，橡 膠體上端的形狀始終保持平滑，不會(huì)產(chǎn)生褶皺和開(kāi)裂。
[0015] 進(jìn)一步地，所述多段上坡組合是兩段以上的直線(xiàn)段組合，且直線(xiàn)段與直線(xiàn)段之間 通過(guò)圓角段過(guò)渡，每一直線(xiàn)段具有不同的斜率和長(zhǎng)度，以保證橡膠體的上端下移過(guò)程中，橡 膠體上端的形狀始終保持平滑，不會(huì)產(chǎn)生褶皺和開(kāi)裂。
[0016] 進(jìn)一步地，所述多段上坡組合是二段直線(xiàn)段組合，其中，第一直線(xiàn)段的長(zhǎng)度為 49-52_，第一直線(xiàn)段與錐形彈簧軸線(xiàn)的夾角為9-11度；第二直線(xiàn)段的長(zhǎng)度為5-8_，第二 直線(xiàn)段與錐形彈簧軸線(xiàn)的夾角為86-88度。
[0017] 進(jìn)一步地，所述橡膠體的下端面的環(huán)形圓角段的圓角半徑為15-25_。
[0018] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：
[0019] 1.橡膠體的下端面為多段組合形面，且每?jī)啥沃g采用環(huán)形圓角段過(guò)渡，能實(shí)現(xiàn) 多次垂向剛度的平緩變化，不會(huì)出現(xiàn)錐形彈簧的垂向剛度突然增大的現(xiàn)象，能避免垂向剛 度出現(xiàn)反S曲線(xiàn)，從而有效的防止機(jī)車(chē)脫軌，同時(shí)也能讓錐形彈簧有很好的減震、降噪效 果。
[0020] 2.橡膠體的下端面采用大于兩段以上的變形形面結(jié)構(gòu)，且每?jī)啥沃g采用環(huán)形圓 角段過(guò)渡，且通過(guò)合理調(diào)整各段的斜率、長(zhǎng)度，能有效防止橡膠體承受載荷，橡膠體的上端 下移的過(guò)程中，橡膠體上端形狀始終保持平滑，從而防止橡膠體上端開(kāi)裂。
[0021] 3.橡膠體的下端面采用多段的組合形面，每?jī)啥沃g采用環(huán)形圓角段過(guò)渡，因此 橡膠體能實(shí)現(xiàn)多次橫向剛度和縱向剛度的變化，且能讓橫向剛度和縱向剛度的變化比較平 緩，不會(huì)出現(xiàn)橫向剛度和縱向剛度的突然增大，從而使得機(jī)車(chē)在加速、減速或轉(zhuǎn)彎時(shí)，更為 平穩(wěn)、順暢，能增加車(chē)內(nèi)旅客的舒適感。
[0022] 4.錐形彈簧能通過(guò)改變每一段的長(zhǎng)度、斜率和段數(shù)調(diào)節(jié)錐形彈簧的垂向、橫向和 縱向變剛度使錐形彈簧能滿(mǎn)足不同型號(hào)的機(jī)車(chē)在不同狀態(tài)下對(duì)剛度的需要，使機(jī)車(chē)能更好 的符合動(dòng)力學(xué)要求，從而讓機(jī)車(chē)更好地運(yùn)行。同時(shí)，也讓錐形彈簧的通用性更強(qiáng)，應(yīng)用范圍 更廣，能應(yīng)用到各種機(jī)車(chē)上。
[0023] 5.錐形彈簧能防開(kāi)裂，使用壽命長(zhǎng)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，適用于批量生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0024] 圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理
[0025] 圖2為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例剖視示意圖；
[0026] 圖3為圖2中B處的放大圖；
[0027] 圖4為本實(shí)用新型的立體示意圖；
[0028] 圖5為本實(shí)用新型在最大垂向載荷下的剖視示意圖；
[0029] 圖6為圖5中D處的放大圖；
[0030] 圖7為本實(shí)用新型的垂向剛度曲線(xiàn)；
[0031] 圖8為本實(shí)用新型改進(jìn)前的剖視示意圖；
[0032] 圖9為本實(shí)用新型改進(jìn)前最大垂向載荷下的剖視示意圖；
[0033] 圖10為本實(shí)用新型改進(jìn)前的垂向剛度曲線(xiàn)；
[0034] 圖中：1內(nèi)錐體、11內(nèi)錐體凸臺(tái)、111凸臺(tái)過(guò)渡邊、2橡膠體、21環(huán)形平直段、214第 一環(huán)形平直段、215第二環(huán)形平直段、22環(huán)形圓角段、3外錐體。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型做一步的描述：
[0036] 實(shí)施例一
[0037] 如圖2和圖3所示，一種錐形彈簧，包括內(nèi)錐體1、橡膠體2和外錐體3,內(nèi)錐體1 下端向外側(cè)延伸形成環(huán)形的內(nèi)錐體凸臺(tái)11。橡膠體2的下端面為二段的多段上坡結(jié)構(gòu)，分 別為第四環(huán)形平直段214和第五環(huán)形平直段215,第四環(huán)形平直段214和第五環(huán)形平直段 215之間也是采用環(huán)形圓角段22過(guò)渡。在本實(shí)施例中，橡膠體2的下端的環(huán)形圓角段22的 圓角半徑為15_25mm。橡膠體2環(huán)繞在內(nèi)錐體1的外圍，外錐體3環(huán)繞在橡膠體2的外圍。 內(nèi)錐體1和外錐體3為金屬部件，內(nèi)錐體1和外錐體3與橡膠體2通過(guò)膠黏劑在一定的溫 度和壓力下硫化成一個(gè)整體，其作用是：利用橡膠體2起減振降噪作用，內(nèi)錐體1和外錐體 3起支撐和安裝接口的作用。
[0038] 如圖7-8所示，目前的錐形彈簧中，橡膠體2的上端和下端都是采用的是一段平直 段與一段圓弧段相結(jié)合的形狀。這種結(jié)構(gòu)在橡膠體2承受最大垂向載荷時(shí)，橡膠體2的上 端面和下端面會(huì)出現(xiàn)圖9中對(duì)應(yīng)的E處和F處的褶皺，時(shí)間長(zhǎng)了就會(huì)導(dǎo)致橡膠體2開(kāi)裂，由 于錐形彈簧是金屬與橡膠硫化而成的整體，不能拆開(kāi)也不方便進(jìn)行局部修復(fù)，因而錐形彈 簧是終身免維修的產(chǎn)品，出現(xiàn)橡膠體2開(kāi)裂只