一种变刚度减振对、齿轮箱悬吊装置及变刚度减振方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种变刚度减振对、齿轮箱悬吊装置及变刚度减振方法，包括两个上、下对称设置的变刚度控制盘和预压在两个变刚度控制盘之间的变刚度橡胶垫；变刚度控制盘包括载荷盘和凸缘状的内止挡边；载荷盘的中心有芯轴孔，内止挡边环绕在载荷盘芯轴孔周边；所述变刚度控制盘还包括沿载荷盘外缘设置的环形凸缘状的外止挡边；所述变刚度控制盘的载荷板由设有芯轴孔的荷板与环形的压台叠压组成；所述压台套装在内止挡边外，外止挡边套装在压台外边；所述变刚度控制盘中，内止挡边与荷板之间设有内超减振垫；外止挡边与荷板之间设有外超减振垫。本发明专利技术具有优于传统齿轮箱悬吊装置的减振效果，且显著提高了易损部件——变刚度橡胶垫的使用寿命。

A Variable Stiffness Vibration Absorbing Pair, Gear Box Suspension Device and Variable Stiffness Vibration Absorbing Method

【技术实现步骤摘要】
一种变刚度减振对、齿轮箱悬吊装置及变刚度减振方法
本专利技术涉及列车转向架中一种变刚度减振对及其用于齿轮箱悬吊装置和方法，属于轨道交通领域。
技术介绍
在列车转向架中作为动力传输系统的齿轮箱是通过一种悬挂杆件悬挂在转向架上的，杆件上设有减振构件，其作用除了限定齿轮箱所在的垂向位置区间，最主要是在列车启动、加速、减速、制动过程中从电机到轮轴所有传动齿轮间受力时起到减震作用，使力在齿轮间的传输由刚性传输尽量转化为柔性传输，以提高列车运行的平稳性、安全性，列车相关部件的耐久性以及乘坐的舒适性。传统的齿轮箱悬吊装置由一件杆体加两个橡胶球铰组成。这种齿轮箱悬吊装置结构简单，可靠性高。但这种齿轮箱悬吊装置刚度大，减震效果一般，为克服上述缺陷，专利文献（申请公布号，CN109515466A，申请公布日2019.03.26）公开了一种齿轮箱齿轮箱悬吊装置及其设计方法，其中一种齿轮箱齿轮箱悬吊装置，包括杆体，杆体端部套装与转向架或齿轮箱连接的悬挂组件，悬挂组件包括套在杆体端部的两个橡胶弹性组件、叠压在橡胶弹性组件上的环形挡板组件、与杆体端部螺纹配合沿轴向压紧橡胶弹性组件的开槽螺母和与开槽螺母及杆体端部穿插配合的开口销，转向架或齿轮箱上的安装板夹紧在两个橡胶弹性组件之间，所述的橡胶弹性组件由两块沿径向设置且轴向隔形开的环形金属板和硫化粘结在两块环形金属板之间的橡胶层组成，且两个环形金属板的最小轴向间隔小于橡胶层的厚度。所述的橡胶弹性组件中至少一块环形金属板上具有沿轴向凸起的限位止挡，且两块环形金属板在限位止挡处的轴向间隔最小。所述的橡胶弹性组件中的两块环形金属板的内端均具有限位止挡，且两个环形金属板的限位止挡（相对设置，两个限位止挡与橡胶层的内端不接触，与橡胶层的内端之间形成内端变形流动空间。按上述专利技术，本专利技术人制成接近产品的实验样品进行反复实验，发现上述专利技术确实很好的解决了传统齿轮箱悬吊装置刚度大，减震效果一般的问题，但同时又出现了新的问题：一、橡胶弹性组件中橡胶层在反复受力挤压过程中容易疲劳受损，使得减震效果和使用寿命降低的。这是橡胶弹性组件结构性缺陷引起的，其具体表现为：在所述的橡胶弹性组件中，只有上、下两块环形金属板的内端具有相对设置的限位止挡，而外端则没有设置限位止挡。在试验中，恰恰是橡胶层的外端在过载受力的挤出量远大于设有限位止挡的内端的挤出量，经历一段时间的试验后，橡胶层设有限位止挡的内端由于过载受压时挤出量较小而完好无损，而未设限位止挡的外端因过载受压时挤出量较大而出现明显的疲劳损害。二、当过载压力超过预设过载压力值时，上、下相对设置的限位止挡贴合，进一步增加的压力将再无弹性减振效果产生，整个机电动力或制动力传输系统的各齿轮间瞬即转化为硬碰硬的全刚性传输，这对列车运行的安全性、平稳性、相关部件的耐久性及乘员乘坐的舒适性都将产生不利影响，显然，这是不被允许的。三、这也是传统齿轮箱悬吊装置普遍存在的一个问题，就是传统齿轮箱悬吊装置的杆体即本专利技术所述的芯轴是铸造成型的，在两端橡胶弹性组件之间的杆体中段有阻止两端橡胶弹性组件向杆体中段滑移的凸缘状构造，这种铸造杆件结构的缺陷在于，当需要更换橡胶弹性组件中的部件时，必须将整个车厢抬升，再将杆体拆下才能进行，这给维修更换带来了极大的不便。
技术实现思路
本专利技术要解决的主要技术问题是：橡胶弹性组件中橡胶层在反复受力挤压过程中容易疲劳受损，导致减震效果和使用寿命降低的问题。针对以上述问题，本专利技术提出的技术方案是：一种变刚度减振对，包括两个上、下对称设置的变刚度控制盘和预压在两个变刚度控制盘之间呈环形的变刚度橡胶垫；变刚度橡胶垫有挤出内边与挤出外边；变刚度控制盘包括载荷盘和环形凸缘状的内止挡边；载荷盘的中心有芯轴孔，内止挡边环绕在载荷盘芯轴孔周边；其特征在于：所述变刚度控制盘还包括沿载荷盘外缘设置的环形凸缘状的外止挡边；预压状态下，在上的内止挡边与在下的内止挡边之间、在上的外止挡边与在下对称的外止挡边之间均有恒定的轴向间距；变刚度橡胶垫挤出内边与内止挡边之间、挤出外边与外止挡边之间均有径向间距；在变刚度橡胶垫从常载受压到过载受压，变刚度橡胶垫的挤出内边和挤出外边被挤出，被挤出的挤出内边和挤出外边分别与内止挡边和外止挡边相接触。进一步地，所述变刚度控制盘的载荷盘由设有芯轴孔的荷板与环形的压台叠压组成；所述压台套装在内止挡边外，外止挡边套装在压台外边，内止挡边与外止挡边均能在压台上作轴向滑移；所述变刚度控制盘中，内止挡边与荷板之间设有内超减振垫；外止挡边与荷板之间设有外超减振垫。进一步地，所述变刚度控制盘的内止挡边靠变刚度橡胶垫一侧的面为倾斜的内变刚度坡，外止挡边靠变刚度橡胶垫一侧的面为倾斜的外变刚度坡。进一步地，所述变刚度橡胶垫的挤出内边和挤出外边均为弧形内凹面。进一步地，所述变刚度橡胶垫的挤出内边到对称设置的上、下内止挡边的区间设为常载变刚度内空间，变刚度橡胶垫的挤出外边到对称设置的上、下外止挡边的区间设为常载变刚度外空间；所述对称设置的在上的内变刚度坡与在下的内变刚度坡之间的区间按径向分设为过载变刚度内空间和超载变刚度内空间，过载变刚度内空间位于常载变刚度内空间与超载变刚度内空间之间；过载变刚度内空间和超载变刚度内空间的轴向截面均为由大缩小的锥形空间；所述对称设置的在上的外变刚度坡与在下的外变刚度坡之间的区间按径向分设为过载变刚度外空间和超载变刚度外空间，过载变刚度外空间位于常载变刚度外空间与超载变刚度外空间之间；过载变刚度外空间和超载变刚度内空间的轴向截面均为由大缩小的锥形空间。一种齿轮箱悬吊装置，包括芯轴、套装在芯轴上且能够在芯轴上作轴向滑移的上组件和下组件；上组件包括转向架安装板，下组件包括齿轮箱安装板，还包括至少两个所述的变刚度减振对；变刚度减振对设置在上组件和/或下组件中。进一步地，所述上组件与下组件之间设有套装在芯轴上并能够作轴向滑移的套筒；所述套筒的两端内壁装有有机套环，有机套环套在芯轴上与芯轴接触并能在芯轴上作轴向滑移；整个套筒的内壁与芯轴有间隙。一种根据变刚度减振对的变刚度减振方法：当在上变刚度控制盘与在下变刚度控制盘以常载压力压缩中间的变刚度橡胶垫时，让变刚度橡胶垫的挤出内边和挤出外边在不断增强的压力下挤出，使变刚度橡胶垫刚度随所受压力的增大而呈线性逐步增大；当压力超过常载压力值，在上变刚度控制盘与在下变刚度控制盘以过载压力压缩中间的变刚度橡胶垫时，让变刚度橡胶垫挤出的挤出内边和挤出外边开始分别接触内止挡边和外止挡边，在变刚度橡胶垫进一步受压过程中，由内止挡边和外止挡边分别对挤出内边和挤出外边的挤出加以限制，使变刚度橡胶垫刚度在随所受压力的增大而呈非线性急剧增大，满足齿轮箱在过载工况下对变刚度减振对变刚度减振要求的同时，实现对变刚度橡胶垫的保护。进一步地，所述变刚度减振对的载荷盘由荷板与环形的压台叠压组成；所述内止挡边套装在芯轴上，压台套装在内止挡边外，外止挡边套装在压台外边，内止挡边与外止挡边均能在压台上作轴向滑移；所述变刚度控制盘中，内止挡边与荷板之间设有内超减振垫；外止挡边与荷板之间设有外超减振垫，其方法还包括超载状况下实施变刚度减振：当施加在变刚度控制盘的压力超过过载压力值时，使在上变刚度控制盘的内止挡边和外止挡边分别与在下的变刚度控制盘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变刚度减振对，包括两个上、下对称设置的变刚度控制盘（62）和预压在两个变刚度控制盘（62）之间呈环形的变刚度橡胶垫（61）；变刚度橡胶垫（61）有挤出内边（611）与挤出外边（612）；变刚度控制盘（62）包括载荷盘（621）和环形凸缘状的内止挡边（622）；载荷盘（621）的中心有芯轴孔（601），内止挡边（622）环绕在载荷盘（621）芯轴孔（601）周边；其特征在于：所述变刚度控制盘（62）还包括沿载荷盘（621）外缘设置的环形凸缘状的外止挡边（623）；预压状态下，在上的内止挡边（622）与在下的内止挡边（622）之间、在上的外止挡边（623）与在下对称的外止挡边（623）之间均有恒定的轴向间距；变刚度橡胶垫（61）挤出内边（611）与内止挡边（622）之间、挤出外边（612）与外止挡边（623）之间均有径向间距；在变刚度橡胶垫（61）从常载受压到过载受压，变刚度橡胶垫（61）的挤出内边（611）和挤出外边（612）被挤出，被挤出的挤出内边（611）和挤出外边（612）分别与内止挡边（622）和外止挡边（623）相接触。

【技术特征摘要】
1.一种变刚度减振对，包括两个上、下对称设置的变刚度控制盘（62）和预压在两个变刚度控制盘（62）之间呈环形的变刚度橡胶垫（61）；变刚度橡胶垫（61）有挤出内边（611）与挤出外边（612）；变刚度控制盘（62）包括载荷盘（621）和环形凸缘状的内止挡边（622）；载荷盘（621）的中心有芯轴孔（601），内止挡边（622）环绕在载荷盘（621）芯轴孔（601）周边；其特征在于：所述变刚度控制盘（62）还包括沿载荷盘（621）外缘设置的环形凸缘状的外止挡边（623）；预压状态下，在上的内止挡边（622）与在下的内止挡边（622）之间、在上的外止挡边（623）与在下对称的外止挡边（623）之间均有恒定的轴向间距；变刚度橡胶垫（61）挤出内边（611）与内止挡边（622）之间、挤出外边（612）与外止挡边（623）之间均有径向间距；在变刚度橡胶垫（61）从常载受压到过载受压，变刚度橡胶垫（61）的挤出内边（611）和挤出外边（612）被挤出，被挤出的挤出内边（611）和挤出外边（612）分别与内止挡边（622）和外止挡边（623）相接触。2.根据权利要求1所述的变刚度减振对，其特征在于：所述变刚度控制盘（62）的载荷板（621）由设有芯轴孔（601）的荷板（6211）与环形的压台（6212）叠压组成；所述压台（6212）套装在内止挡边（622）外，外止挡边（623）套装在压台（6212）外边，内止挡边（622）与外止挡边（623）均能在压台（6212）上作轴向滑移；所述变刚度控制盘（62）中，内止挡边（622）与荷板（6211）之间设有内超减振垫（624）；外止挡边（623）与荷板（6211）之间设有外超减振垫（625）。3.根据权利要求2所述的变刚度减振对，其特征在于：所述变刚度控制盘（62）的内止挡边（622）靠变刚度橡胶垫（61）一侧的面为倾斜的内变刚度坡（6220），外止挡边（623）靠变刚度橡胶垫（61）一侧的面为倾斜的外变刚度坡（6230）。4.根据权利要求1—3任意一项所述的变刚度减振对，其特征在于：所述变刚度橡胶垫（61）的挤出内边（611）和挤出外边（612）均为弧形内凹面。5.根据权利要求3所述的变刚度减振对，其特征在于：所述变刚度橡胶垫（61）的挤出内边（611）到对称设置的上、下内止挡边（622）的区间设为常载变刚度内空间（a1），变刚度橡胶垫（61）的挤出外边（612）到对称设置的上、下外止挡边（623）的区间设为常载变刚度外空间（a2）；所述对称设置的在上的内变刚度坡（6220）与在下的内变刚度坡（6220）之间的区间按径向分设为过载变刚度内空间（b1）和超载变刚度内空间（c1），过载变刚度内空间（b1）位于常载变刚度内空间（a1）与超载变刚度内空间（c1）之间；过载变刚度内空间（b1）和超载变刚度内空间（c1）的轴向截面均为由大缩小的锥形空间；所述对称设置的在上的外变刚度坡（6230）与在下的外变刚度坡（6230）之间的区间按径向分设为过载变刚度外空间（b2）和超载变刚度外空间（c2），过载变刚度外空间（b2）位于常载变刚度外空间（a2）与超载变刚度外空间（c2）之间；过载变刚度外空间（b2）和超载变刚度外空间（c2）的轴向截面均为由大缩小的锥形空间。6.一种齿轮箱悬吊装置，包括芯轴（1）、套装在芯轴（1）上且能够在芯轴（1）上作轴向滑移的上组件（2）和下组件（3）；上组件（2）包括转向架安装板（8），下组件（3）包括齿轮箱安装板（9），其特征在于：还包括至少两个权利要求1—5所述的变刚度减振对（6）；变刚度减振对（6）设置在上组件（2）和/或下组件（3）中。7.根据权利要求6所述的齿轮箱悬吊装置，其特征在于：所述上组件（2）与下组件（3）之间设有套装在芯轴（1）上并能够作轴向滑移的套筒（4）；所述套筒（4）的两端内壁装有有机套环（41），有机套环（41）套在芯轴（1）上与芯轴（1）接触并能在芯轴（1）上作轴向滑移；整个套筒（4）的内壁与芯轴（1）有间隙。8.一种根据权利要求1—5所述变刚度减振对的变刚度减振方法，其特征在于：当在上变刚度控制盘（62）与在下变刚度控制盘（62）以常载压力压缩中间的变刚度橡胶垫（61）时，让变刚度橡胶垫（61）的挤出内边（611）和挤出外边（612）在不断增强的压力下挤出，使变刚度橡胶垫（61）刚度随所受压力的增大而呈线性逐步增大；当压力超过常载压力值，在上变刚度控制盘（62）与在下变刚度控制盘（62）以过载压力压缩中间的变刚度橡胶垫（61）时，让变刚度橡胶垫（61）挤出的挤出内边（611）和挤出外边（612）开始分别接触内止挡边（622）和外止挡边（623），在变刚度橡胶垫（61）进一步受...

【专利技术属性】
技术研发人员：张维亨，邹敏佳，汤腾，刘谦，李鹏，倪世锋，
申请(专利权)人：株洲时代新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43