一种径向预压缩液体橡胶复合节点的制作方法

1.本发明涉及一种节点的结构，尤其涉及一种径向预压缩液体橡胶复合节点。


背景技术：

2.近年来随着我国经济飞速发展，城市轨道交通面临快速发展机遇，为解决我国城市的轨道交通装备系统技术标准不健全、功能不完善、接口不统一，线路间互联互通、资源无法共享，采购成本和运营维护成本高等难题，推动实现我国城市轨道交通的高质量发展，我国开始启动系列化中国标准地铁列车的研制，后续国内地铁车辆均采用标准车型。
3.在标准地铁列车的部件中，转向架是最为重要的部件之一，转向架系统作为构成轨道列车的核心子系统，起到承载和传递各种载荷、减振缓冲和导向等关键作用，转向架系统能否正常平稳工作对列车行车安全产生直接影响。
4.在转向架系统中，节点是轨道车辆轴箱转臂与构架的重要连接元件,节点承担着传递牵引或制动的纵向力、保证列车稳定运行并具有良好导向能力等重要功能。
5.关于现有的装配方法：如图1所示，转臂组件的转臂体1的一端焊接有节点安装环体2，现有技术中，是将节点压入节点安装环体2的内孔中，实现节点的径向预压缩以及节点与转臂组件之间的连接。
6.授权公告号为cn 207326344 u，授权公告日为2018年5月8日的中国实用新型专利公开了一种列车转向架转臂节点橡胶套压装与退卸装置，其包括压头、卸装座、顶板、横向弹簧、支撑块、顶部环状电磁铁、顶升台、定位阻挡板、竖向弹簧和底部电磁铁；压头同轴设置于卸装座的正上方，压头的高度能够升降；顶升台设置于卸装座的一侧，顶升台的高度能够升降；卸装座的中心具有容纳空腔，该容纳空腔能容纳若干个转臂节点橡胶套；卸装座包括顶板和底板；顶板具有与容纳空腔相连通的中心通孔，顶板的圆周外边缘设置有同心的顶部环状电磁铁，顶板沿周向均布有若干个条状凹槽，每个条状凹槽均沿顶板的径向设置，每个条状凹槽内均设置有横向弹簧和支撑块；横向弹簧的一端与顶部环状电磁铁相连接，横向弹簧的另一端与支撑块相连接，支撑块能随横向弹簧的伸缩在条状凹槽内滑移，且支撑块能与顶部环状电磁铁相吸附；底板上同轴设置有底部电磁铁和竖向弹簧，竖向弹簧的底端与底板或底部电磁铁相连接，竖向弹簧的顶端与定位阻挡板底部固定连接；定位阻挡板的外径小于转臂节点孔的内径；定位阻挡板能与底部电磁铁箱吸附。
7.上述专利文献中公开了转臂节点压装到转臂组件中的现有压装方法，但是这种现有的压装方法会存在以下几点问题：1、压装工序步骤多，比较繁琐，为保证压装后的质量要求，压装过程中需要注意的地方也比较多，从而增加了装配的时间，提高了装配的难度；2、在节点压入的过程中，容易对节点和转臂组件之间相接触的地方造成磨损，从而降低了产品的使用寿命。
8.关于节点的选取：相比普通的橡胶节点，液体橡胶复合节点具有一定的优点。液体
橡胶复合节点的工作原理是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，起到大阻尼效果，高频率区段液体来不及流动，阻尼值较小，有效隔离振动，且高频振动下动刚度基本稳定保持不变，起到防止动态硬化的作用。系统的频率比基本保持不变，依然起到良好的减振效果。因此，在标准地铁列车中，径向预压缩节点可采用液体橡胶复合节点，利用液体橡胶复合节点在直线高速运行（高频振动）时，提供较大的径向刚度保证运行稳定性，提高临界速度；在过曲线（低频大振幅）时，提供较小的刚度性能保证过曲线性能，减小磨耗。
9.因此，最佳的改进方案是：将液体橡胶复合节点应用到标准地铁列车的转向架中且改进液体橡胶复合节点与转臂之间的装配方法以避免上述现有装配方法中存在的问题。
10.因此，申请人设计了一种新的装配方法来解决上述装配方法中存在的技术问题，但是随着装配方法的改变，液体橡胶复合节点的结构也需要随之改变，否则无法达到预计的效果。
11.综上，如何设计一种径向预压缩液体橡胶复合节点，能使其在装配完成后能简便快捷的实现节点与转臂组件之间的连接是急需解决的技术问题。


技术实现要素：

12.本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的缺陷，提供一种径向预压缩液体橡胶复合节点，其在装配完成后能简便快捷的实现节点与转臂组件之间的连接。
13.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种径向预压缩液体橡胶复合节点，包括芯轴和位于芯轴外周位置的外套体以及硫化在所述芯轴和外套体之间的橡胶体，在芯轴上还设置有液体流道和与所述液体流道相连通的注液孔，在外套体的周面上开有多个开口，当硫化后，橡胶体包裹在所述多个开口内形成相互独立的多个凹槽，凹槽的槽口能被转臂的节点安装环体封堵住形成液体空腔，多个凹槽之间通过所述液体流道相连通。
14.优选的，所述外套体的轴向截面为关于外套体轴向对称的马鞍状，马鞍状轴向截面的外套体包括中间柱体和设置在所述中间柱体两端位置的端部锥体，端部锥体的小头端与中间柱体连接，多个开口设置在中间柱体上。
15.优选的，所述端部锥体的锥面与垂线之间的夹角设为θ角，则θ角的取值范围为：15
°
≤θ≤20
°
。
16.优选的，位于所述外套体的中间柱体的开口处，橡胶体从开口中包裹延伸至中间柱体的外周面上且在中间柱体的外周面上形成多个橡胶凸起。
17.优选的，在外套体的开口处，设置有用于密封所述凹槽的槽口的盖板。
18.优选的，在盖板的内面还设置有凸起的止挡块。
19.优选的，在位于所述外套体的端部锥体的大头端端部处，设置有橡胶包裹层一，所述橡胶包裹层一与橡胶体为一体结构。
20.优选的，所述芯轴包括轴体和设置在轴体的外周面的轴体凸缘，沿轴体周向，在轴体凸缘的周面上开有硫化凹槽， 橡胶体硫化粘接在硫化凹槽中；在位于所述硫化凹槽的槽
边端部处设置有橡胶包裹层二，橡胶包裹层二与橡胶体为一体结构。
21.本发明的有益效果在于：本发明中的节点结构，能在装配过程中利用转臂的节点安装环体直接与液体橡胶复合节点的外套体接触，在形成液体空腔的同时完成节点与转臂之间的装配，这样能简便快捷的实现节点与转臂组件之间的连接。将外套体设计成马鞍状，能实现较小径轴比要求。将节点安装环体的轴向截面也设计成与之匹配的马鞍状，能更好的与外套体接触夹紧，既实现了液体空腔的密封，又实现了节点的径向预缩量。通过在中间柱体的外周面上形成多个橡胶凸起，能进一步防止液体从液体空腔中流出，增加了此处的密封性能。通过在端部锥体的大头端端部上设置橡胶包裹层一和在硫化凹槽的槽边端部上设置橡胶包裹层二，能防止运行过程中出现橡胶开胶（粘接失效）现象，保证良好的运用效果。通过在凹槽的槽口增设盖板，能进一步增加此处的密封性。
附图说明
22.图1为现有技术中转臂体的局部主视结构示意图；图2为利用本发明中的装配方法将液体橡胶复合节点与转臂装配的原理结构示意图一；图3为利用本发明中的装配方法将液体橡胶复合节点与转臂装配的原理结构示意图二；图4为本发明实施例一中的液体橡胶复合节点的轴向剖视结构示意图；图5为本发明实施例一中的外套体的轴向剖视结构示意图；图6为本发明实施例一中，当液体橡胶复合节点与转臂装配好后的轴向剖视结构示意图；图7为图4中a部的放大结构示意图；图8为图4中b部的放大结构示意图；图9为本发明实施例二中的液体橡胶复合节点的轴向剖视结构示意图；图10为图9中c部的放大结构示意图；图中：1. 转臂体，2. 节点安装环体，211. 节点安装半圆体一，212. 节点安装半圆体二，3. 连接凸块一，4. 连接凸块二，5. 径向预压缩节点，6. 螺栓，7. 芯轴，711. 轴体，712. 轴体凸缘，713.硫化凹槽，8. 外套体，811.中间柱体，812. 端部锥体，9.橡胶体，911. 橡胶凸起，912. 橡胶包裹层一，913. 橡胶包裹层二，10. 开口一，11. 开口二，12. 凹槽一，13. 凹槽二，14. 液体空腔一，15. 液体空腔二，16. 液体流道，17. 注液孔，18. 盖板，181. 止挡块，19. 螺丝。
具体实施方式
23.下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细的阐述。
24.由于现有的压装装配方法存在上述问题，申请人改变了现有的压装装配方法，做法是：如图2和图3所示，将转臂体1水平放置，即转臂体1的长度方向沿水平方向x放置,沿与水平方向x垂直的垂向y,将转臂体1端部的节点安装环体2分割成两个节点安装半圆体，分别为节点安装半圆体一211和节点安装半圆体二212，在两个节点安装半圆体相对应的两端部上均设置有连接凸块，分别为设置在节点安装半圆体一211两端部上的连接凸块一3和设
置在节点安装半圆体二212两端部上的连接凸块二4；装配时，将径向预压缩节点5横向放置在节点安装半圆体一211和节点安装半圆体二212之间，再利用螺栓6穿过连接凸块一3和连接凸块二4将节点安装半圆体一211和节点安装半圆体二212锁紧连接在一起，从而利用节点安装半圆体一211和节点安装半圆体二212夹紧径向预压缩节点5，对径向预压缩节点5实现径向预压缩及与转臂体1的连接。实现预压缩节点5的径向预压缩是事先设计好节点的预压缩量，利用节点安装环体2的内径r对节点进行径向压缩实现的。上述装配方法替代了传统的压装装配方法，无需考虑压装工序步骤中存在的各种问题，能方便快捷的对节点进行安装，简便快捷的实现了节点的径向预压缩以及实现了节点与转臂组件之间的连接，从而缩短了装配的时间，降低了装配的难度；另外，不会出现压装过程中节点与转臂组件之间的磨损问题，提高了产品的使用寿命。
25.在确定上述新的装配方法和装配中所采用的节点类型后，接下来，就需要对液体橡胶复合节点的结构进行改进，以使其能更加匹配上述装配方法。
26.实施例一：如图4和图5所示，本实施例中所采取的液体橡胶复合节点，包括芯轴7和位于芯轴7外周位置的外套体8以及硫化在所述芯轴7和外套体8之间的橡胶体9，在外套体8的周面上开有多个开口，在本实施例中，开口分别为开口一10和开口二11，当硫化后，橡胶体9包裹在所述多个开口内形成相互独立的多个凹槽，在本实施例中，凹槽分别为橡胶体9包裹开口一10形成的凹槽一12和橡胶体9包裹开口二11形成的凹槽二13，当液体橡胶复合节点装配到转臂体端部的节点安装环体2上后，如图6所示，节点安装环体2夹紧在外套体8上且位于所述凹槽的槽口位置将槽口封堵住，从而使得多个凹槽与节点安装环体2之间形成多个相互独立的液体空腔，在本实施例中，凹槽一12与节点安装环体2之间形成液体空腔一14，凹槽二13与节点安装环体2之间形成液体空腔二15。在芯轴7上还设置有液体流道16和与所述液体流道16相连通的注液孔17，多个液体空腔之间通过液体流道16相连通，在本实施例中，液体空腔一14和液体空腔二15之间通过液体流道16相连通。装配时，利用节点安装环体2夹紧在液体橡胶复合节点的外套体8，使得液体橡胶复合节点形成液体空腔，再通过注液孔17将液体注入液体空腔中，最后将注液孔17密封住。这样装配，利用转臂的节点安装环体直接与液体橡胶复合节点的外套体接触，在形成液体空腔的同时完成节点与转臂之间的装配，这样能简便快捷的实现节点的径向预压缩以及实现节点与转臂组件之间的连接。
27.如图5所示，在本实施例中的液体橡胶复合节点中，将外套体8的轴向截面设计成关于外套体轴向对称的马鞍状（即梯形状），马鞍状轴向截面的外套体8包括中间柱体811和设置在所述中间柱体811两端位置的端部锥体812，端部锥体812的小头端与中间柱体811连接，多个开口设置在中间柱体811上。对应的，与外套体接触的节点安装环体的轴向截面也设计成关于节点安装环体轴向对称的马鞍状（即梯形状），马鞍状轴向截面的节点安装环体2的小头端与外套体8的中间柱体811相接触，利用节点安装环体2的小头端将凹槽的槽口封堵住形成液体空腔。在这里，将外套体8的轴向截面设计成马鞍状能实现较小径轴比要求。将节点安装环体2的轴向截面也设计成与之匹配的马鞍状，是为了能更好的与外套体接触夹紧，既实现了液体空腔的密封，又实现了节点的径向预缩量。
28.将端部锥体812的锥面与垂线l之间的夹角设为θ角，该垂线l与外套的中心轴线m相互垂直，则θ角的取值范围为：15
°
≤θ≤20
°
。这样设置，能更好的实现较小径轴比的要求。
29.如图7所示，位于所述外套体的中间柱体811的开口处，橡胶体9从开口中包裹延伸至中间柱体811的外周面上且在中间柱体811的外周面上形成多个橡胶凸起911，如图6所示，当装配好后，节点安装环体2的小头端与外套体8的中间柱体811相接触时，利用节点安装环体2挤压所述多个橡胶凸起911变形进行开口处的密封，从而能进一步防止液体从液体空腔中流出，增加了此处的密封性能。
30.另外，申请人在日常工作过程中，发现橡胶与外套体以及芯轴硫化粘接的某些地方，特别是位于边缘角部处，很容易出现开胶现象，造成粘接失效，降低了产品的使用寿命。对此，申请人做了进一步的改进，如图8所示，在位于所述外套体的端部锥体812的大头端端部处，将橡胶体9从端部锥体812的内部中包裹延伸至端部锥体812的大头端端部上形成橡胶包裹层一912，通过橡胶包裹层一912使得橡胶体在硫化粘接时形成一种类似翻边粘接工艺的效果，增强了橡胶与外套体之间的粘接效果，能确保外套与橡胶的粘合质量，提高了产品可靠性。
31.如图4所示，芯轴7包括轴体711和设置在轴体711的外周面的轴体凸缘712，沿轴体周向，在轴体凸缘712的周面上开有硫化凹槽713， 橡胶体9硫化粘接在硫化凹槽713中。如图8所示，在位于所述硫化凹槽713的槽边端部处，将橡胶体9从硫化凹槽713的内部中包裹延伸至硫化凹槽713的槽边端部上形成橡胶包裹层二913，橡胶包裹层二913硫化粘接在轴体凸缘712的端部上，通过橡胶包裹层二913使得橡胶体在硫化粘接时形成一种类似翻边粘接工艺的效果，也增强了橡胶与芯轴之间的粘接效果，能实现较好的防腐及防止运行过程中出现橡胶开胶（粘接失效）现象，保证良好的运用效果。
32.实施例二：如图9所示，本实施例与实施例一相比，不同之处在于：为了进一步增加液体空腔的密封性，防止液体从液体空腔中流出，在外套体8的开口处，设置有用于密封所述凹槽的槽口的盖板18。
33.为进一步增加密封性，将橡胶体9从开口中包裹延伸至中间柱体811的外周面上且在中间柱体811的外周面上形成多个橡胶凸起911，如图10所示，盖板18通过螺丝19锁紧在外套体8的中间柱体811上，将包裹在中间柱体811的外周面上的橡胶体及橡胶凸起911压紧，形成密封结构。
34.本实施例在装配前，需要先将盖板18锁紧在外套体8的中间柱体811上，先利用盖板18将所述凹槽的槽口密封住，形成一次密封，然后再利用节点安装环体2夹紧在液体橡胶复合节点的外套体8上，使得节点安装环体2夹紧盖板18，形成二次密封，再通过注液孔17将液体注入液体空腔中，最后将注液孔17密封住。
35.如图9所述，为了实现止挡功能，在盖板18的内面还设置有凸起的止挡块181。
36.综上，本发明中的节点结构，能在装配过程中利用转臂的节点安装环体直接与液体橡胶复合节点的外套体接触，在形成液体空腔的同时完成节点与转臂之间的装配，这样能简便快捷的实现节点与转臂组件之间的连接。将外套体设计成马鞍状，能实现较小径轴比要求。将节点安装环体的轴向截面也设计成与之匹配的马鞍状，能更好的与外套体接触夹紧，既实现了液体空腔的密封，又实现了节点的径向预缩量。通过在中间柱体的外周面上形成多个橡胶凸起，能进一步防止液体从液体空腔中流出，增加了此处的密封性能。通过在端部锥体的大头端端部上设置橡胶包裹层一和在硫化凹槽的槽边端部上设置橡胶包裹层二，能防止运行过程中出现橡胶开胶（粘接失效）现象，保证良好的运用效果。通过在凹槽的
槽口增设盖板，能进一步增加此处的密封性。
37.本实施例中所述的“多个”即指“两个或两个以上”的数量。以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化或变换，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的保护范围，本发明的保护范围应该由各权利要求限定。

技术特征：
1.一种径向预压缩液体橡胶复合节点，包括芯轴和位于芯轴外周位置的外套体以及硫化在所述芯轴和外套体之间的橡胶体，在芯轴上还设置有液体流道和与所述液体流道相连通的注液孔，其特征在于：在外套体的周面上开有多个开口，当硫化后，橡胶体包裹在所述多个开口内形成相互独立的多个凹槽，凹槽的槽口能被转臂的节点安装环体封堵住形成液体空腔，多个凹槽之间通过所述液体流道相连通。2.根据权利要求1所述的径向预压缩液体橡胶复合节点，其特征在于：所述外套体的轴向截面为关于外套体轴向对称的马鞍状，马鞍状轴向截面的外套体包括中间柱体和设置在所述中间柱体两端位置的端部锥体，端部锥体的小头端与中间柱体连接，多个开口设置在中间柱体上。3.根据权利要求2所述的径向预压缩液体橡胶复合节点，其特征在于：所述端部锥体的锥面与垂线之间的夹角设为θ角，则θ角的取值范围为：15
°
≤θ≤20
°
。4.根据权利要求2所述的径向预压缩液体橡胶复合节点，其特征在于：位于所述外套体的中间柱体的开口处，橡胶体从开口中包裹延伸至中间柱体的外周面上且在中间柱体的外周面上形成多个橡胶凸起。5.根据权利要求2所述的径向预压缩液体橡胶复合节点，其特征在于：在外套体的开口处，设置有用于密封所述凹槽的槽口的盖板。6.根据权利要求5所述的径向预压缩液体橡胶复合节点，其特征在于：在盖板的内面还设置有凸起的止挡块。7.根据权利要求2至6中任意一项所述的径向预压缩液体橡胶复合节点，其特征在于：在位于所述外套体的端部锥体的大头端端部处，设置有橡胶包裹层一，所述橡胶包裹层一与橡胶体为一体结构。8.根据权利要求2至6中任意一项所述的径向预压缩液体橡胶复合节点，其特征在于：所述芯轴包括轴体和设置在轴体的外周面的轴体凸缘，沿轴体周向，在轴体凸缘的周面上开有硫化凹槽， 橡胶体硫化粘接在硫化凹槽中；在位于所述硫化凹槽的槽边端部处设置有橡胶包裹层二，橡胶包裹层二与橡胶体为一体结构。

技术总结
本发明公开了一种径向预压缩液体橡胶复合节点，包括芯轴和位于芯轴外周位置的外套体以及硫化在所述芯轴和外套体之间的橡胶体，在外套体的周面上开有多个开口，当硫化后，橡胶体包裹在所述多个开口内形成相互独立的多个凹槽，在芯轴上还设置有液体流道和与所述液体流道相连通的注液孔；多个凹槽之间通过所述液体流道相连通。本发明中的径向预压缩液体橡胶复合节点，能利用转臂的节点安装环体直接与液体橡胶复合节点的外套体接触，在形成液体空腔的同时完成节点与转臂之间的装配，这样能简便快捷的实现节点的径向预压缩以及实现节点与转臂组件之间的连接。转臂组件之间的连接。转臂组件之间的连接。


技术研发人员：荣继纲 蒋仲三 罗俊 张玉祥 曾先会 李静 邓梦君 唐运轮 陈俊辉 周鹏
受保护的技术使用者：株洲时代新材料科技股份有限公司
技术研发日：2022.10.13
技术公布日：2023/1/19